Un polímero termoplástico tiene una estructura molecular mayoritariamente lineal con o sin ramificaciones. Las moléculas quedan enmarañadas unas con otras, pero sin que se produzca la reticulación entre sí con enlaces covalentes (enlaces químicos). La elevación de la temperatura hace que la fuerza de los enlaces secundarios se debilite (porque la movilidad molecular aumenta) y esto facilita el movimiento relativo de las cadenas adyacentes al aplicar un esfuerzo, fluyendo como un líquido altamente viscoso. Un termoplástico reblandece (se ablanda) llegando a fluir cuando se somete a un calentamiento y vuelve a ser sólido y rígido (se endurece) cuando baja la temperatura. Estos procesos son totalmente reversibles y pueden repetirse de forma reiterada. Este comportamiento permite que el plástico sea moldeado un número indefinido de veces, por efecto combinado de la presión y la temperatura, pues basta calentarlo para que reblandezca, se haga viscoso y sea introducido en un molde para que al enfriarse adquiera la forma del mismo. La degradación irreversible se produce cuando la temperatura de un termoplástico fundido se eleva hasta el punto que las vibraciones moleculares son tan violentas que pueden romper los enlaces covalentes. Los termoplásticos son relativamente blandos y dúctiles. La mayoría de los polímeros lineales y los que tienen estructuras ramificadas con cadenas flexibles son termoplásticos. Clasificamos los polímeros termoplásticos en cuatro grandes familias: Poliolefinas, polímeros vinílicos y acrílicos, fibras orgánicas y termoplásticos especiales.

Especial importancia industrial tienen los polímeros y copolímeros derivados de las olefinas (Una olefina es un compuesto que presenta al menos un doble enlace carbono-carbono. Ejemplo de olefinas son el etileno y el propileno. Es un término anticuado que está cayendo en desuso. La IUPAC ha internacionalizado el término alqueno, concretamente del etileno (eteno) y propileno, cuyo uso ha alcanzado la más amplia extensión de todos los materiales termoplásticos. El polietileno es probablemente el polímero que más se ve en la vida diaria. Es el plástico más popular del mundo. Éste es el polímero con que se hacen las bolsas de almacén, los frascos de champú, los juguetes de los niños, e incluso chalecos a prueba de balas. Por ser un material tan versátil, tiene una estructura muy simple, la más simple de todos los polímeros comerciales. Si bien teóricamente se podrían considerar poliolefinas a los polímeros derivados del isobutileno y otras monoolefinas superiores, en la práctica se les clasifica como elastómeros, pues encuentran su aplicación mayoritaria en la obtención de cauchos sintéticos, sometiéndoles a procesos especiales de vulcanizado para reticular sus cadenas moleculares.

Este grupo comprende los polímeros de los derivados del etileno y del propileno, fundamentalmente del cloruro de vinilo, del estireno, del acrilonitrilo y de los ésteres del ácido acrílico y metacrílico (acrilato y metacrilato de metilo). De todos ellos destaca por su importancia industrial el policloruro de vinilo (PVC), cuyo consumo es ligeramente inferior al del PEBD pero mayor que el del PEAD y, por tanto, que el del polipropileno. El poliestireno se utiliza mucho menos (principalmente, por razones económicas), aunque tiene campos de aplicación muy específicos en los que resulta insustituible. Adicionalmente tiene especial importancia como componente de los cauchos sintéticos (butadieno-estireno), resinas ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno), poliésteres reticulados, etc. El poliacrilonitrilo tiene un campo de aplicación muy específico en las fibras sintéticas (fibras acrílicas). Finalmente el polimetracrilato de metilo también tiene un campo de aplicación muy concreto, como es el de la fabricación de vidrios orgánicos. Junto a las aplicaciones de estos polímeros en estado sólido, existe un importante consumo de los mismos en forma de dispersiones o emulsiones acuosas, que se designan generalmente como vinílicas o acrílicas. Las primeras suelen prepararse a base de acetato de vinilo copolimerizado con cloruro de vinilo y otros monómeros. En las segundas forman parte además diversos ésteres del ácido acrílico, principalmente el de metilo. Recientemente ha adquirido una cierta importancia el alcohol polivinílico (polivinil alcohol, PVA), producto sólido obtenido por saponificación del poliacetato de vinilo (ya que el monómero correspondiente no es estable) y que también suele formar parte de algunas de las dispersiones vinílicas más utilizadas.

El estireno es un líquido incoloro de punto de ebullición a presión atmosférica de 145ºC. Es un monómero commodity para fabricación de diversos polímeros: poliestireno, resinas ABS, cauchos, poliesteres. Se produce vía etilbenceno mediante etileno y benceno. El poliestireno (PS) es un polímero termoplástico que se obtiene de la polimerización del estireno. Existen cuatro tipos principales: el PS cristal, que es transparente, rígido y quebradizo, el poliestireno de alto impacto, resistente y opaco, el poliestireno expandido, muy ligero, y el poliestireno extrusionado, similar al expandido pero más denso e impermeable. Las aplicaciones principales del PS de alto impacto y el PS cristal son la fabricación de envases mediante extrusión-termoformado, y de objetos diversos mediante moldeo por inyección. La forma expandida y extruida se emplean principalmente como aislantes térmicos en construcción. La primera producción industrial de poliestireno cristal fue realizada en Alemania, en 1930. El PS expandido y el PS choque fueron inventados en las décadas siguientes. Desde entonces los procesos de producción han sido mejorados sustancialmente y el poliestireno ha dado lugar a una industria sólidamente establecida. El poliestireno es hoy el cuarto plástico más consumido, por detrás del polietileno, el polipropileno y el PVC. El poliestireno es un polímero transparente, incoloro, de densidad 1.06 g/cm3 y muy duro y resistente, aunque frágil. Se reblandece a 90-95°C y a 140°C es un líquido poco viscoso, lo que le hace especialmente adecuado para el proceso de moldeo por inyección, pudiendo obtenerse sin dificultad objetos de pared muy delgada.

La aplicación industrial más importante del poliacrilonitrilo es la fabricación de fibras acrílicas (contenido de AN > 85%) y modacrílicas (con AN entre el 35 y 85%, siendo el otro componente mayoritario el PVC), además de su participación en las resinas ABS, ASA y SAN, junto con el estireno. El hilado de las fibras acrílicas se realiza en solución del polímero en dimetilformamida (DMF), que se evapora a la salida de la hilera múltiple. Los hilos extrusionados deben estirarse para orientar las cadenas en el sentido de la fibra, lo que origina un aumento importante de la resistencia a la tracción, su teñido no resulta sencillo, pero se facilita copolimerizando el acrilonitrilo con otros materiales. La resistencia al calor, a la humedad y a los agentes químicos es muy buena y excepcional al efecto de la luz solar. Se utilizan en la fabricación de pieles artificiales, alfombras, moquetas, etc., además de los tejidos en los que se mezclan con lana, poliamidas, etc. Los poliacrilatos de metilo y etilo (resinas acrílicas) se trabajan con dificultad por extrusión o moldeo por inyección debido a su alta viscosidad en estado fundido, lo que obliga a mayores potencias que las necesarias para otros termoplásticos. Los procesos de transformación de estas resinas tienen ciertas peculiaridades debidas a las retracciones longitudinales de hasta un 2%, que se producen al calentar las láminas o placas por primera vez, por ello generalmente no se utilizan en estado puro sino en forma de copolímeros junto con el estireno. Las resinas acrílicas son incoloras, pero cuando se les da color mediante tintes ofrecen una gran estabilidad y resistencia al cambio de color, tanto expuestos a la intemperie como a la luz artificial. Tienen buenas propiedades de transmisión de la luz. Las principales aplicaciones son debidas a estas propiedades: placas de señalización y anuncios, carcasas de faros y reflectores. Además están siendo utilizadas cada vez más en la fabricación de artículos sanitarios con colores muy estables, tales como bandejas, bañeras, retretes, etc. Copolimerizados con estireno y otros monómeros vinílicos en emulsión acuosa se utilizan para la preparación de pinturas y adhesivos. El polimetacrilato de metilo (PMMA) aparece en 1928, cuando el químico alemán W. Bauer desarrolla un nuevo material plástico transparente capaz de sustituir al vidrio, ya que tiene la ventaja de que no se astilla. Es durante la Segunda Guerra mundial que este plástico fue producido a escala industrial. Es el más importante de los polímeros derivados del ácido acrílico. El polimetacrilato de metilo (PMMA), es el plástico que ofrece mejores propiedades ópticas (transparencia 92 %), junto con una buena resistencia a la tracción y al impacto, además de resistencia a los agentes químicos. Su dureza no es demasiado buena comparada con los vidrios minerales (borosilicatos), así como tampoco su resistencia al desgaste y a la abrasión.

Una poliamida es un tipo de polímero que contiene enlaces de tipo amida. Las poliamidas se pueden encontrar en la naturaleza, como la lana o la seda, y también ser sintéticas, como el nylon o el Kevlar. Las más usadas son las poliamidas alifáticas, obtenidas por reacciones de condensación de diaminas (principalmente la hexametilendiamina, HMDA, H2N(CH2)6NH2) y ácidos dicarboxílicos (adípico, sebácico, dodecílico, etc.), por una parte, y de los ω-aminoácidos o sus lactamas (como la ε-caprolactama), por otra. En este último caso se produce la apertura del anillo de la lactana y el crecimiento de la cadena por unión de dos grupos funcionales. Todas ellas se conocen comercialmente como “nylons” y se designan mediante números, que corresponden a los átomos de carbono de la diamina y del diácido, secuencialmente, o del aminoácido.