Polimerizarea în emulsie este un proces de creare a polimerilor sau a grupurilor legate de lanțuri chimice mai mici numite monomeri, într-o soluție de apă. Procesul este utilizat în mod obișnuit pentru crearea de vopsele pe bază de apă, adezivi și acoperiri în care apa rămâne cu polimerul și vândută ca produs lichid. O emulsie este un amestec stabil de picături foarte mici de monomer sau polimer suspendat în faza apoasă. Un exemplu de emulsie stabilă este loțiunea de mâini lichidă, care conține mai multe substanțe chimice diferite amestecate în apă, dar care nu reacţionează cu aceasta.
Multe materiale plastice și unii compuși de cauciuc sunt molecule polimerizate. Lanțurile mici de monomeri sunt amestecate cu diferite substanțe chimice care pornesc reacția, controlează dimensiunea lanțurilor polimerice care se formează și mențin amestecul stabil. Substanțele chimice care controlează sau pornesc reacția sunt inițiatori, cele care controlează lanțurile polimerice sunt modificatori, iar emulgatorii păstrează amestecul ca o emulsie stabilă.
O reacție de polimerizare în emulsie are loc în apă, iar monomerul poate avea o solubilitate mică sau deloc solubilă în apă, ceea ce înseamnă că rămâne separat și nu se dizolvă. Când substanțele chimice sunt bine amestecate împreună, micile picături de monomer sunt răspândite uniform în toată faza apoasă și rămân așa datorită acțiunii emulgatorului. Încep să se formeze picături foarte mici de monomer, cunoscute sub denumirea de micelii, și sunt înconjurate de moleculele inițiatoare și modificatoare. Fiecare lanț de monomer începe să se lege de alții în interiorul micelului, până când monomerul dispare.
Lungimea lanțului polimeric va afecta atât proprietățile soluției de apă, cât și orice peliculă uscată creată din aceasta. Producătorii controlează aceste proprietăți variind cantitățile de inițiator și modificatori, precum și temperaturile în timpul reacției. Scopul unei polimerizări în emulsie este de a crea o vopsea sau un adeziv care să-și mențină proprietățile în timp și să fie ușor de manevrat. Reacția excesivă poate crea emulsii foarte groase, vâscoase, care pot avea utilizări industriale, dar nu sunt binevenite de consumatori.
Majoritatea produselor finale sunt vândute ca soluții pe bază de apă. Preocuparea față de pericolele pentru mediu și sănătate ale solvenților a condus la o creștere a produselor din polimerizarea în emulsie în secolul al XXI-lea. Odată aplicat ca acoperire, polimerul se usucă și se întărește, iar apa se evaporă ca vapori siguri pentru mediu. Polimerul reacționat poate fi, de asemenea, uscat prin pulverizare sau, în unele cazuri, filtrat din apă, dar acest lucru este mai puțin obișnuit. Alte tipuri de reacții chimice pot produce un produs uscat mai ușor decât dintr-o emulsie apoasă.
Produsele chimice din cauciuc sintetic sau artificial pot fi produse și în sistemele de polimerizare în emulsie. Stiren-butadienă și cauciucul nitrilic sunt două cauciucuri sintetice comune produse din chimia emulsiei. Procesarea acestor produse într-un solid uscat necesită pași suplimentari de spălare și uscare pentru a elimina inițiatorii sau alte substanțe chimice. Aceste materiale pot degrada în cele din urmă cauciucul dacă nu sunt îndepărtate.