合成原理共聚反應：聚丙烯酰胺（PAM）與含有羧基的單體進行共聚是一種常見的合成方法。例如，和丙烯酸（AA）共聚，在聚合反應過程中，引發劑產生自由基，引發 PAM 分子鏈上的活性位點和丙烯酸分子中的雙鍵打開。丙烯酸分子中的雙鍵（C = C）在自由基的作用下發生加成聚合反應，與 PAM 分子鏈連接在一起，從而將羧基引入到聚合物體系中。從化學結構角度看，新生成的共聚物分子鏈既有 PAM 的酰胺基（-CONH?）結構，又有來自丙烯酸的羧基（-COOH）結構。

水解反應：另一種方式是通過 PAM 自身的水解來引入羧基。在堿性條件下，PAM 分子鏈上的酰胺基會發生水解反應。以氫氧化鈉（NaOH）為例，OH?離子攻擊酰胺基，使酰胺基轉化為羧基和氨基（-NH?）。這個過程使 PAM 分子鏈的化學性質發生改變，親水性增強，因為羧基是強親水性基團。

反應條件及影響因素共聚反應條件：引發劑類型和用量：在共聚反應中，常用的引發劑有過硫酸銨（APS）等。引發劑的用量對反應速度和產物性能有重要影響。一般引發劑用量增加，反應速度加快，但過多的引發劑會導致聚合反應過于劇烈，產生的聚合物分子量分布變寬，性能不均勻。例如，過硫酸銨的用量在單體總質量的 0.1% - 1% 之間。

反應溫度和時間：溫度對共聚反應也至關重要。合適的溫度范圍一般在 40 - 80℃之間。在這個溫度區間內，隨著溫度升高，反應速度加快。但溫度過高會引起副反應，如單體的揮發或者聚合物的降解。反應時間根據具體的反應條件和所需的聚合度而定，一般在 2 - 8 小時之間。

單體比例：對于 PAM 和丙烯酸共聚，單體的比例會影響產物中羧基的含量。例如，當丙烯酸的比例增加時，產物中羧基的含量相應增加，共聚物的親水性、電荷密度等性質也會隨之改變。

水解反應條件：堿的種類和濃度：在水解反應中，堿的種類和濃度決定了水解反應的速度和程度。除了氫氧化鈉，氫氧化鉀（KOH）也可用于水解反應。堿的濃度越高，水解速度越快。但過高的堿濃度會導致過度水解，使 PAM 分子鏈斷裂，影響產物的性能。例如，使用氫氧化鈉時，其濃度一般在 0.1 - 1mol/L 之間。

溫度和時間：水解反應的溫度在 30 - 60℃之間。溫度升高有利于水解反應的進行，但同樣要避免溫度過高導致分子鏈降解。反應時間根據堿的濃度和所需的水解程度而定，從幾小時到數十小時不等。

產物性能及應用產物性能：溶解性：通過加羧基合成后的聚丙烯酰胺產物溶解性得到改善。由于羧基的親水性，產物在水中的溶解速度加快，在更廣泛的 pH 范圍內都能表現出良好的溶解性。

電荷性質：羧基的引入改變了聚合物的電荷性質。產物會帶有更多的負電荷，這使得它在處理帶正電荷的污染物（如金屬離子等）時具有更好的吸附和絮凝效果。

應用場景：水處理領域：在污水處理中，含有羧基的聚丙烯酰胺可用于去除水中的重金屬離子和膠體。例如，對于電鍍廢水，其中含有大量的重金屬離子如銅離子（Cu2?）、鎳離子（Ni2?），產物可以通過羧基與金屬離子的絡合作用將其去除。同時，在飲用水處理中，它也可以作為助凝劑，提高水質的澄清度。

造紙工業：在造紙過程中，這種改性的聚丙烯酰胺可以作為紙張增強劑和助留劑。羧基能夠與紙張纖維上的羥基（-OH）形成氫鍵，增強紙張的強度。并且，它可以幫助保留紙張纖維和填料，提高造紙的質量和效率。