La polimerización en emulsión es un proceso para crear polímeros, o grupos enlazados de cadenas químicas más pequeñas llamadas monómeros, en una solución acuosa. El proceso se usa comúnmente para crear pinturas, adhesivos y recubrimientos a base de agua donde el agua permanece con el polímero y se vende como un producto líquido. Una emulsión es una mezcla estable de gotitas muy pequeñas del monómero o polímero suspendido en la fase acuosa. Un ejemplo de una emulsión estable es la loción para manos líquida, que contiene varios productos químicos diferentes mezclados en agua pero que no reaccionan con ella.
Muchos plásticos y algunos compuestos de caucho son moléculas polimerizadas. Las pequeñas cadenas de monómeros se mezclan con diferentes productos químicos que inician la reacción, controlan el tamaño de las cadenas de polímeros que se forman y mantienen la mezcla estable. Los químicos que controlan o inician la reacción son iniciadores, los que controlan las cadenas de polímero son modificadores y los emulsionantes mantienen la mezcla como una emulsión estable.
Se produce una reacción de polimerización en emulsión en agua y el monómero puede tener poca o ninguna solubilidad en agua, lo que significa que permanece separado y no se disuelve. Cuando los productos químicos se mezclan bien, las pequeñas gotas de monómero se esparcen uniformemente por toda la fase acuosa y permanecen así debido a la acción del emulsionante. Comienzan a formarse gotitas muy pequeñas de monómero, conocidas como micelas, y están rodeadas por las moléculas iniciadoras y modificadoras. Cada cadena de monómero comienza a unirse a otras dentro de la micela, hasta que el monómero desaparece.
La longitud de la cadena del polímero afectará tanto a las propiedades de la solución de agua como a cualquier película seca creada a partir de ella. Los fabricantes controlan estas propiedades variando las cantidades de iniciador y modificadores, así como las temperaturas durante la reacción. El objetivo de una polimerización en emulsión es crear una pintura o adhesivo que mantenga sus propiedades a lo largo del tiempo y sea fácil de manipular. La reacción excesiva puede crear emulsiones muy espesas y viscosas que pueden tener usos industriales pero no son bien recibidos por los consumidores.
La mayoría de los productos finales se venden como soluciones a base de agua. La preocupación por los peligros ambientales y para la salud de los solventes llevó a un crecimiento de productos de polimerización en emulsión en el siglo XXI. Una vez aplicado como recubrimiento, el polímero se seca y cura y el agua se evapora como un vapor ambientalmente seguro. El polímero que ha reaccionado también se puede secar por pulverización o, en algunos casos, filtrar fuera del agua, pero esto es menos común. Otros tipos de reacciones químicas pueden producir un producto seco más fácilmente que a partir de una emulsión de agua.
Los productos químicos de caucho sintético o artificial también se pueden producir en sistemas de polimerización en emulsión. El estireno-butadieno y el caucho de nitrilo son dos cauchos sintéticos comunes producidos a partir de la química de emulsión. Procesar estos productos en un sólido seco requiere pasos adicionales de lavado y secado para eliminar los iniciadores u otros químicos. Estos materiales pueden eventualmente degradar la goma si no se quitan.