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在合適的低濃度下，聚丙烯酰胺可視為網絡結構，鏈與氫鍵之間的機械糾纏共同形成網絡節點。當濃度高時，聚丙烯酰胺是凝膠狀的，因為溶液包含許多鏈對鏈的接觸。PAM水溶液與許多可與水和電解質混溶的有機物有很好的相容性，對氯化銨、硫酸鈣、硫酸銅、氫氧化鉀、碳酸鈉、硼酸鈉、硝酸鈉、磷酸鈉、硫酸鈉、氯化鋅、硼酸、磷酸等物質不敏感。
聚丙烯酰胺為白色粉末或小顆粒，密度為1.302克/立方厘米(23℃)，玻璃化轉變溫度為153℃，軟化溫度為210℃ 。一般干燥時含有少量的水分，干燥后能迅速從環境中吸收水分。冷凍干燥法分離的均聚物為白色軟無定形固體，但從溶液中沉淀出來并干燥后為玻璃狀部分透明固體。
完全干燥的聚丙烯酰胺PAM為脆性白色固體，而市售聚丙烯酰胺通常在中等條件下干燥，一般含水量為5%~15%。通過澆鑄在玻璃板上制備的聚合物膜是透明、堅硬和易碎的固體。缺氧條件下加熱至210℃，失水減肥；加熱到210~300℃時，酰胺基分解生成氨和水。當溫度上升到500℃時，只形成原來重量的40%的黑色薄片。
聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺單體通過自由基引發聚合而成的水溶性線型聚合物。它具有良好的絮凝性能，能降低液體間的摩擦阻力。聚丙烯酰胺不溶于大部分有機溶劑，如甲醇、乙醇、乙醚、脂肪烴和芳香烴，少數極性有機溶劑除外，如乙酸、丙烯酸、乙二醇、甘油、熔融尿素和甲酰胺。但是這些有機溶劑溶解度有限，往往需要加熱，否則應用價值不大。它可以以任何比例溶解在水中，水溶液是均勻透明的液體。分子量對溶解度影響不大，但當溶液濃度高于10%時，由于分子間氫原子的鍵合，高分子量的聚合物可以呈現凝膠狀結構。高分子量溶液是假塑性流體。
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