聚丙烯酰胺是一种有机高分子聚合物，其化学结构根据丙烯酰胺单体的聚合。它的化学式为 (C₃H₅NO)ₙ，分子链主要由碳（C）、氢（H）、氮（N）和氧（O）元素组成。分子链上有很多的酰胺基（-CONH₂），这是其化学性质的要害部分。从分子结构看，它是线性的高分子，就像一条由许多相同单元衔接而成的长链，这些单元便是丙烯酰胺。

  自由基聚合：这是较常见的组成方法之一。以丙烯酰胺单体为质料，在引发剂（如过硫酸铵、偶氮二异丁腈等）的作用下发生聚合反响。引发剂受热或在光照等条件下发生自由基，这些自由基引发丙烯酰胺单体中的双键翻开，然后互相衔接构成聚合物链。例如，过硫酸铵在水溶液中受热分化发生硫酸根自由基，它会进犯丙烯酰胺单体的双键，引发聚合反响。

  反相乳液聚合：将丙烯酰胺单体涣散在油相（如有机溶剂）中，凭借乳化剂构成乳液系统，再参加引发剂引发聚合反响。这种方法可以有用操控聚合物的分子量和分子量散布，得到的产品功能较好，例如在溶解性和流动性方面体现出色。不过，由于使用了有机溶剂，存在必定的环境和安全危险。

  水解反响：聚丙烯酰胺分子链上的酰胺基在必定条件下可发生水解。在碱性环境中，水解反响更简单进行，酰胺基会逐步转化为羧酸盐基团（-COONa，假设在氢氧化钠环境下）和氨（NH₃）。这种水解反响会改动聚丙烯酰胺的化学性质，如溶液的 pH 值、离子强度和粘度等。

  与金属离子的反响：聚丙烯酰胺可以与一些金属离子发生相互作用。例如，在水处理进程中，它可以与水中的钙（Ca²⁺）、镁（Mg²⁺）等金属离子结合，这种结合会影响其絮凝作用。当与重金属离子结合时，还对环境中重金属的搬迁和固定发生作用。

  氧化复原反响：尽管聚丙烯酰胺自身相对来说比较稳定，但在某些强氧化或复原环境下，其分子结构会受到破坏。例如，在含有强氧化剂（如高锰酸钾）的溶液中，分子链会被氧化开裂，然后失掉其原有的功能。

  按分子量分类：分子量从几千到几千万不等。聚丙烯酰胺用于水处理中的助凝剂，辅佐其他絮凝剂进步絮凝作用；高分子量（如数百万到数千万）的产品大多数都用在絮凝剂，其长链结构可以轻松又有用地吸赞同架桥悬浮颗粒，使水体弄清。

  非离子型聚丙烯酰胺：分子链上无显着的离子基团，主要是依托分子链上的酰胺基与悬浮颗粒之间的氢键和范德华力进行吸赞同絮凝。在中性或弱酸性、弱碱性的水质处理中体现杰出，也用于造纸工业等对电荷要求不高的场合。

  阴离子型聚丙烯酰胺：分子链上带有负电荷的基团，如羧酸盐基团（-COO⁻），是在聚丙烯酰胺水解或与带有负电荷的单体共聚后构成的。它在处理带正电荷的悬浮颗粒（如金属离子的氢氧化物等）和含有高浓度电解质的污水时作用十分显着，并且在造纸助留助滤、矿山水处理等范畴使用广泛。

  阳离子型聚丙烯酰胺：分子链上带有正电荷的基团，如铵盐基团（-NH₃⁺）等。这种类型的聚丙烯酰胺对处理含有很多有机物的污水、污泥脱水等方面有很好的作用，由于它可以终究靠静电招引与带负电的有机物颗粒紧密结合，促进絮凝和脱水进程。