Las estructuras y características básicas de los polímeros y los plásticos se atribuyen a cinco factores principales, como la disposición, la estructura química, el grado de polimerización (tamaño), la forma y el método de polimerización. Los polímeros se componen de unidades monoméricas recurrentes que son esencialmente de naturaleza orgánica y se unen químicamente durante la polimerización. Predominantemente, los polímeros y los plásticos comprenden los elementos carbono (C), hidrógeno (H), nitrógeno (N), bromo (Br), cloro (Cl), flúor (F), oxígeno (O), silicio (Si) y azufre (S). Además, es típico fortalecer los polímeros con aditivos. Los aditivos en general y los aditivos funcionales en particular son fuentes adicionales de enlaces químicos en polímeros y plásticos. Los aditivos funcionales populares y actualmente en uso incluyen nanomateriales como nanoarcilla, nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, nanografenos, etc., metales en polvo, fibras metálicas, compatibilizadores, agentes de acoplamiento, silsesquioxano oligomérico poliédrico (POSS), nanosílice, dióxido de nanotitanio y otros. Los agentes de acoplamiento y los compatibilizadores se consideran similares pero se distinguen por su medio de acción. Los compatibilizadores facilitan la adhesión entre dos polímeros inmiscibles al reducir su tensión interfacial, mientras que los agentes de acoplamiento logran esto entre un polímero y un relleno. Los nanotubos de carbono, las nanofibras de carbono, los nanografenos, el grafito, el negro de humo, los metales en polvo y las fibras metálicas son conocidos por sus propiedades de conductividad eléctrica. La unión química en polímeros y plásticos se afirma aún más por algunas de sus características adhesivas inherentes. En la unión por fusión, la fusión de dos polímeros en contacto da como resultado la unión química de sus moléculas y átomos para formar esencialmente un solo material. Un proceso similar ocurre con los adhesivos a base de solventes; el solvente es capaz de disolverse y los compuestos químicos resultan de la unión de dos o más átomos y moléculas según sea el caso. Un compuesto estable resulta cuando la energía total de la reacción es menor que las energías de los átomos separados. El enlace químico representa una fuerza de atracción neta entre los átomos. A distancias internucleares altas, la energía potencial es aproximadamente cero, lo que representa una situación de interacción neutral o mínima. A distancias internucleares más cercanas, hay una disminución correspondiente en la energía y un aumento en la estabilidad. Cuando se alcanza la longitud del enlace atómico, se alcanza la energía potencial mínima o energía de enlace que corresponde a la máxima estabilidad del enlace. La energía de enlace es la energía que se desprende cuando se forma una molécula a partir de dos átomos o radicales; es igual a la energía requerida para romper la molécula. Una disminución adicional en la distancia internuclear por debajo de la longitud del enlace da como resultado fuerzas de repulsión e inestabilidad, como se muestra en el aumento de la energía potencial. Los polímeros son compuestos químicos que se forman a partir de "unidades monoméricas recurrentes". Los monómeros como el etileno (CH2=CH2), el propileno (CH2–CH=CH3), el cloruro de vinilo (CH2=CHCl) y otros tienen al menos un “doble enlace” o “sitio de insaturación” y al menos dos grupos funcionales ( dos grupos metileno para etileno). Los sitios de insaturación de los monómeros los hacen “inestables” o reactivos y aptos para enlaces químicos posteriores, como es el caso durante la polimerización para formar polímeros (polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo, etc.). La polimerización da como resultado la conversión de los dobles enlaces en enlaces simples de los polímeros que son (más) "estables". Por supuesto, solubilice ambos materiales y la evaporación del solvente unirá las moléculas de los materiales para formar enlaces químicos de un solo material. Estos enlaces de tipo químico son distintos del tipo mecánico entrelazado. algunos monómeros tienen tipos de "insaturación" distintos de los dobles enlaces; Los enlaces triples ocurren en monómeros como el acrilonitrilo y otros. El principio de exclusión de Pauli (Wolfgang Pauli, 1925) es el principio rector con respecto a los enlaces químicos. Especifica que dos electrones en un átomo no pueden tener números cuánticos idénticos; esta es la premisa sobre la que se modela la tabla periódica de elementos. El principio de exclusión de Pauli también estipula que dos electrones en un sólido no pueden tener estados de energía idénticos; esto está incorporado en el concepto del nivel de Fermi en la teoría de bandas de sólidos.