Polimeryzacja emulsyjna to proces tworzenia polimerów lub połączonych grup mniejszych łańcuchów chemicznych zwanych monomerami w roztworze wodnym. Proces ten jest powszechnie stosowany do tworzenia farb, klejów i powłok na bazie wody, w których woda pozostaje z polimerem i jest sprzedawana jako produkt płynny. Emulsja to stabilna mieszanina bardzo małych kropelek monomeru lub polimeru zawieszona w fazie wodnej. Jednym z przykładów stabilnej emulsji jest płynny balsam do rąk, który zawiera kilka różnych chemikaliów zmieszanych z wodą, ale nie reagujących z nią.
Wiele tworzyw sztucznych i niektóre związki gumy to spolimeryzowane cząsteczki. Małe łańcuchy monomerów są mieszane z różnymi chemikaliami, które rozpoczynają reakcję, kontrolują rozmiar tworzących się łańcuchów polimerowych i utrzymują stabilność mieszaniny. Substancje chemiczne, które kontrolują lub rozpoczynają reakcję, są inicjatorami, te, które kontrolują łańcuchy polimerów, są modyfikatorami, a emulgatory utrzymują mieszaninę jako stabilną emulsję.
Reakcja polimeryzacji emulsyjnej zachodzi w wodzie, a monomer może mieć niewielką lub żadną rozpuszczalność w wodzie, co oznacza, że pozostaje oddzielony i nie rozpuszcza się. Gdy chemikalia są dobrze wymieszane, małe kropelki monomeru są równomiernie rozprowadzane w fazie wodnej i pozostają w tym stanie dzięki działaniu emulgatora. Zaczynają tworzyć się bardzo małe kropelki monomeru, znane jako micele, otoczone cząsteczkami inicjatora i modyfikatora. Każdy łańcuch monomeru zaczyna łączyć się z innymi wewnątrz miceli, aż monomer zniknie.
Długość łańcucha polimerowego wpłynie zarówno na właściwości roztworu wodnego, jak i powstałą z niego suchą warstwę. Producenci kontrolują te właściwości, zmieniając ilość inicjatora i modyfikatorów, a także temperatury podczas reakcji. Celem polimeryzacji emulsyjnej jest wytworzenie farby lub kleju, który zachowuje swoje właściwości w czasie i jest łatwy w obsłudze. Nadmierna reakcja może tworzyć bardzo gęste, lepkie emulsje, które mogą mieć zastosowanie przemysłowe, ale nie są mile widziane przez konsumentów.
Większość produktów końcowych sprzedawana jest jako roztwory na bazie wody. Troska o zagrożenia środowiskowe i zdrowotne związane z rozpuszczalnikami doprowadziła do wzrostu produktów z polimeryzacji emulsyjnej w XXI wieku. Po nałożeniu jako powłoka polimer wysycha i utwardza się, a woda odparowuje jako para bezpieczna dla środowiska. Przereagowany polimer można również suszyć rozpyłowo lub w niektórych przypadkach odfiltrować z wody, ale jest to mniej powszechne. Inne rodzaje reakcji chemicznych mogą łatwiej wytworzyć suchy produkt niż z emulsji wodnej.
Chemikalia syntetyczne lub sztuczne kauczuki mogą być również wytwarzane w układach polimeryzacji emulsyjnej. Kauczuk butadienowo-styrenowy i kauczuk nitrylowy to dwa popularne kauczuki syntetyczne wytwarzane z chemii emulsyjnej. Przetwarzanie tych produktów w suche ciało stałe wymaga dodatkowych etapów mycia i suszenia w celu usunięcia inicjatorów lub innych chemikaliów. Materiały te mogą ostatecznie degradować gumę, jeśli nie zostaną usunięte.