合成石油树脂的常用的方法有热聚合、 催化聚合、 和自由基聚合 3 种。石油树脂的许多物化性质中，最重要的是软化点、 色相。 要求其软化点50 ~140℃ ，色相小于 l3，浅黄至暗褐色。C9 馏分的聚合方式对碳九石油树脂的色相、 软化点有着较大的影响。

石油树脂的热聚合反应一般将 C9 馏分在反应釜中加热到 260 ℃左右，首先由两个可聚物的分子形成 Diels-Alder 加成中间体，再与另一个可聚组分的分子反应，生成两个自由基，而后引发聚合。 热聚合方法合成树脂的工艺简单、 产率高，但反应温度高、 能耗大、 易结焦、 生产的树脂颜色深、 产品档次低，工业上只用来生产深色树脂，其产品主要用作橡胶补强剂，混凝土的添加剂。

石油树脂的催化聚合反应是阳离子型加聚反应，主要是 C9 单体在催化剂的作用下，形成碳正离子活性中心，引发链式聚合，从而合成石油树脂。活性中心受离子对的离解程度影响很大，当反应介质、 溶剂不同活性中心也不同。催化聚合法在合成石油树脂中是出现最早的、 应用最广的，大部分文献中提到的石油树脂合成工艺都是用催化聚合法。

自由基聚合是由于 C9 组分分子中存在大量的不饱和键(孤对电子)，在引发剂的作用下形成自由基，并引发链聚合，合成产品后加入固体阻聚剂终止反应。 在石油树脂的自由基聚合中常用的引发剂是过氧化物和脂肪酸钠或者他们的混合物，引发剂的用量和配比对产品质量影响比较大。