一、乳液聚合的過程
製取膠乳分散體，首先是進行乳液的聚合。乳液的聚合體係非常複雜，它涉及發生在水和共聚單體（或聚合物）界麵之間的相互作用。參加聚合作用的有各種共聚單體、變性劑、表麵活性劑和接觸劑等。實現乳液的聚合，主要利用乳化劑將共聚單體液滴懸浮在水中，然後以水溶性自由基接觸劑觸發聚合反應。溫度、共聚單體濃度、自由基的數量和乳液濃度都對聚合速度有影響。乳化劑濃度也決定反應中的微粒數量。在聚合過程中大致有三個不同的階段。
1.第一階段
在第一階段，共聚單體呈現出三種不同的形態：即1～10μm直徑的共聚單體大液滴、共聚單體潤脹形成的0.005μm直徑的膠粒以及均勻地溶於水中的共聚單體。由水溶性接觸劑產生的自由基在水中擴散並與共聚單體起反應，在膠粒內觸發聚合作用。由於共聚單體液滴的數目以及共聚單體的疏水性，觸發作用幾乎都發生在膠粒內。任何在水相中生成的聚合物分子，迅速變為不溶物，並吸附乳化劑以保持膠體的穩定性。共聚單體大液滴則好比是共聚單體的蓄水池，將共聚單體不斷地擴散成膠粒。當生成的潤脹共聚單體粒子的大小和數量達到所有乳化劑都被粒子吸附的這點時，就停止形成所有新粒子，不再剩下膠粒。在聚合作用中這個點決定膠乳最終的微粒大小。
2.第二階段
在第二階段，當共聚單體從液滴經水相擴散成聚合物微粒時，聚合速度幾乎是固定的。這個過程持續到所有共聚單體液滴耗盡為止，在間歇生產中這發生在轉化率為約50％時。特別是對多雜聚合物（heteropolymer）而言，共聚單體擴散的相對速率和各種聚合物與其自身和與其他共聚單體反應的相對活性，都會影響聚合物的組成。
3.第三階段
在聚合作用的最後一個階段時，隻發生在共聚單體溶脹聚合物粒子中。接近聚合作用終點，反應速率增加，雖然共聚單體含量下降。其原因是隨著膠乳粒子中黏度和分子量增加，自由基的緩慢終結。交聯作用直接與聚合物的膠凝性能有關。膠凝是衡量可溶與不可溶聚合物相對數量的一個尺度。它是交聯作用的延伸並影響膠乳薄膜諸如應力—應變曲線、抗張強度和伸長百分率等的機械性能。
二、膠乳分散體的組成
膠乳是水與聚合物粒子形成的分散體。目前應用最普遍的是丁苯膠乳、丙烯酸鹽膠乳等。除水和聚合物外，膠乳通常還含有好幾種添加劑和填料。典型的膠乳可含有10～20種組分。
分散體配方中除水和聚合物外，還可能含有若幹可提供特殊功能（例如穩定作用、控製分子量作用、觸媒作用、螯合作用、消泡作用等）的活性化學成分，以及各種單體和礦物填料。有些常用的添加劑還提供某種特定的品性，例如，增稠劑或高含量蠟微粒可導致非牛頓行為；鈦酸二丁酯等增塑劑借溶解膠乳粒子可降低玻璃化轉折溫度等。消泡劑可消除已經形成的泡沫，以免影響最終成膜的外觀或其性能。但某些消泡劑可能使塗層產生“魚眼”或穴坑。
加入礦物填料可給予更好的阻隔性、黏合性、穩定性、光學性能和運行性能。填料含量可從很低比例一直到超過聚合物含量的100％。常用填料為碳酸鈣、滑石和二氧化鈦。應用礦物填料時需要使用顏料分散劑。
聚合物分散體還含有穩定劑。在成膜的第三階段，由於係統的逐漸脫水，穩定劑以兩個不同的途徑起作用：即它們可以溶解在聚合物中；或者如果它們是不溶性的，它們可以逐漸脫離小球體而在聚合物粒子之間形成單獨的聚合體。此外，不溶性穩定劑遇水可能會潤脹並形成網狀物。因為穩定劑一般有增塑作用，可溶性低分子量穩定劑甚至可促進塗膜更好的自黏和黏合，從而形成更均一的成品。
1mL聚合物分散體通常含有1013～1016個粒子。pH一般為中性或堿性。分子量和分布狀態是商業秘密，在多數情況下，Mw範圍從10萬直到超過100萬。這種分散體很可能是一個不同分子量聚合物組成的混合物。也有可能是一種具有“芯—殼”結構的聚合物，其芯的成分與殼的成分不一樣。聚合物粒子的不均一性，可導致具有兩個玻璃化轉折點（Tg）或具有寬範圍的單個玻璃化轉折點。Tg的數值較低，通常表明有較大的熱塑性，可提供一個具有更大柔韌性的聚合物基體。有時這也是分散性塗布的一大優點，因為塗層柔軟，便可更易於折疊和折痕而不致開裂。
在乳液聚合作用中，膠乳粒子中聚合物的分子量並不影響膠乳的黏度。膠乳的黏度更多取決於聚合物粒子分散在其中的介質的黏度以及粒子的容積係數與堆積因子。
表麵張力是在麵塗或印刷中的一個重要參數。如果將一層高表麵張力的液體置於低表麵張力的固體上，液體將形成液滴，因為這樣的表麵自由能最少。如果將一層低表麵張力的液體塗布在高表麵張力的基材麵上，液體將自然地鋪展開來。利用表麵活性劑可降低分散體的表麵張力。
分散體還可含有少量功能基（例如羰酸、烴、磺酸、胺或酰胺基）單體。交聯劑或接觸劑可與羰基反應，從而使分散體薄膜在耐化學、水分或熱方麵有明顯改善。