Emulzijska polimerizacija je proces stvaranja polimera, ili povezanih skupina manjih kemijskih lanaca zvanih monomeri, u vodenoj otopini. Proces se obično koristi za stvaranje boja, ljepila i premaza na bazi vode gdje voda ostaje s polimerom i prodaje se kao tekući proizvod. Emulzija je stabilna smjesa vrlo malih kapljica monomera ili polimera suspendiranih u vodenoj fazi. Jedan primjer stabilne emulzije je tekući losion za ruke, koji sadrži nekoliko različitih kemikalija pomiješanih u vodi, ali ne reagiraju s njom.
Mnoge plastike i neke gumene smjese su polimerizirane molekule. Mali monomerni lanci pomiješani su s različitim kemikalijama koje pokreću reakciju, kontroliraju veličinu polimernih lanaca koji nastaju i održavaju smjesu stabilnom. Kemikalije koje kontroliraju ili pokreću reakciju su inicijatori, one koje kontroliraju polimerne lance su modifikatori, a emulgatori održavaju smjesu kao stabilnu emulziju.
Reakcija emulzijske polimerizacije događa se u vodi, a monomer može imati malu ili nikakvu topljivost u vodi, što znači da ostaje odvojen i ne otapa se. Kada se kemikalije dobro izmiješaju, male kapljice monomera ravnomjerno se šire kroz vodenu fazu i ostaju takve zbog djelovanja emulgatora. Počinju se stvarati vrlo male kapljice monomera, poznate kao micele, a okružene su molekulama inicijatora i modifikatora. Svaki lanac monomera počinje se povezivati s ostalim unutar micele, sve dok monomer ne nestane.
Duljina polimernog lanca utjecat će i na svojstva vodene otopine i na svaki suhi film stvoren od nje. Proizvođači kontroliraju ta svojstva mijenjajući količine inicijatora i modifikatora, kao i temperature tijekom reakcije. Cilj emulzijske polimerizacije je stvoriti boju ili ljepilo koje će zadržati svoja svojstva tijekom vremena i koje je lako za rukovanje. Prekomjerna reakcija može stvoriti vrlo guste, viskozne emulzije koje mogu imati industrijsku upotrebu, ali ih potrošači ne pozdravljaju.
Većina finalnih proizvoda prodaje se kao otopine na bazi vode. Zabrinutost zbog opasnosti za okoliš i zdravlje otapala dovela je do rasta proizvoda iz emulzijske polimerizacije u 21. stoljeću. Nakon što se nanese kao premaz, polimer se suši i stvrdnjava, a voda isparava kao ekološki sigurna para. Reagirani polimer se također može sušiti raspršivanjem ili u nekim slučajevima filtrirati iz vode, ali to je rjeđe. Druge vrste kemijskih reakcija mogu lakše proizvesti suhi proizvod nego iz vodene emulzije.
Kemikalije od sintetičke ili umjetne gume također se mogu proizvoditi u sustavima za emulzijsku polimerizaciju. Stiren-butadien i nitrilna guma su dvije uobičajene sintetičke gume proizvedene emulzijskom kemijom. Prerada ovih proizvoda u suhu krutu tvar zahtijeva dodatne korake pranja i sušenja kako bi se uklonili inicijatori ili druge kemikalije. Ovi materijali mogu na kraju degradirati gumu ako se ne uklone.