Emulsionspolymerisation är en process för att skapa polymerer, eller sammanlänkade grupper av mindre kemiska kedjor som kallas monomerer, i en vattenlösning. Processen används vanligtvis för att skapa vattenbaserade färger, lim och beläggningar där vattnet blir kvar med polymeren och säljs som en flytande produkt. En emulsion är en stabil blandning av mycket små droppar av monomeren eller polymeren suspenderade i vattenfasen. Ett exempel på en stabil emulsion är flytande handlotion, som innehåller flera olika kemikalier blandade i vatten men som inte reagerar med det.
Många plaster och vissa gummiblandningar är polymeriserade molekyler. Små monomerkedjor blandas med olika kemikalier som startar reaktionen, kontrollerar storleken på polymerkedjorna som bildas och håller blandningen stabil. Kemikalier som styr eller startar reaktionen är initiatorer, de som kontrollerar polymerkedjorna är modifierare och emulgeringsmedel håller blandningen som en stabil emulsion.
En emulsionspolymerisationsreaktion inträffar i vatten, och monomeren kan ha liten eller ingen löslighet i vatten, vilket innebär att den förblir separat och inte löser sig. När kemikalierna blandas väl, sprids de små dropparna av monomer jämnt över hela vattenfasen och förblir så på grund av emulgeringsmedlets verkan. Mycket små droppar av monomer börjar bildas, så kallade miceller, och omges av initiator- och modifierarmolekylerna. Varje monomerkedja börjar länka till andra inuti micellen, tills monomeren är borta.
Polymerkedjans längd kommer att påverka både egenskaperna hos vattenlösningen och eventuell torr film som skapas av den. Tillverkare kontrollerar dessa egenskaper genom att variera mängderna av initiator och modifieringsmedel, såväl som temperaturer under reaktionen. Målet med en emulsionspolymerisation är att skapa en färg eller ett lim som bibehåller sina egenskaper över tid och är lätt att hantera. Överreaktion kan skapa mycket tjocka, trögflytande emulsioner som kan ha industriell användning men som inte välkomnas av konsumenterna.
De flesta slutprodukterna säljs som vattenbaserade lösningar. Oro över miljö- och hälsorisker med lösningsmedel ledde till en tillväxt av produkter från emulsionspolymerisation på 21-talet. När den väl applicerats som en beläggning torkar polymeren och härdar och vattnet avdunstar som en miljösäker ånga. Den reagerade polymeren kan också spraytorkas eller i vissa fall filtreras ur vattnet, men detta är mindre vanligt. Andra typer av kemiska reaktioner kan producera torr produkt lättare än från en vattenemulsion.
Syntetiska eller konstgjorda gummikemikalier kan också framställas i emulsionspolymerisationssystem. Styren-butadien och nitrilgummi är två vanliga syntetiska gummin framställda av emulsionskemi. Att bearbeta dessa produkter till en torr fast substans kräver ytterligare steg av tvättning och torkning för att avlägsna initiatorerna eller andra kemikalier. Dessa material kan så småningom bryta ner gummit om de inte tas bort.