以偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐(VA-044)为引发剂,在聚乙二醇(PEG)水溶液中进行丙烯酰胺(AM)与阳离子单体的双水相共聚,制备了稳定的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)水分散液。该分散液不含任何有机溶剂,且固含量较高、流动性好,可广泛应用于污水处理、造纸以及石油开采等行业。首先,本文研究了AM与阳离子单体双水相共聚的临界相分离,讨论了各因素对临界转化率和临界分子量的影响,重点研究了离子单体比例较高时的二次相分离现象,并提出了其相分离机理。其次,研究了聚合过程中共聚物液滴形态及尺寸的演变,提出了液滴的形成及稳定机理。再次,结合相分离和成滴机理,讨论了各因素对双水相共聚动力学的影响,确定了聚合过程平稳进行的较佳条件。最后,研究了无机盐对双水相共聚体系的影响,提出了不同价态阴离子对双水相共聚体系的作用机理。共聚单体比例是影响双水相共聚体系临界相分离的重要因素。阳离子单体比例较低时,共聚体系仅有一次相分离。随着引发剂浓度的增大或聚合温度的升高,临界转化率基本不变,临界分子量减小；随着单体浓度或PEG浓度的增大,临界转化率减小,临界分子量先增大后减小；增大PEG分子量,临界转化率减小,临界分子量增大；增大阳离子单体比例,临界转化率增大,而临界分子量降低。阳离子单体比例较高时,共聚体系出现二次相分离现象,两次相分离之间存在不溶解-溶解的过渡期。随着单体浓度或PEG浓度增加,过渡期先出现后消失；随着PEG分子量的增大,过渡期逐渐出现并变得明显；随着反应温度的升高,二次相分离完成的速度加快。测定聚合过程中共聚物组成的变化,发现共聚物中阳离子单体单元的比例在过渡区具有较高值,证明聚电解质的增溶作用是过渡区出现的关键原因。进一步研究AM与弱阳离子单体(甚至是阴离子单体)双水相共聚的临界相分离,发现聚合过程中离子单体浓度的降低也是促使过渡区出现的原因。最终提出了AM与离子单体双水相共聚体系的相分离机理。采用扫描电子显微镜(SEM)跟踪了AM与阳离子单体双水相共聚过程中液滴形态及尺寸的演变,提出了液滴的形成及稳定机理,即形成-生长-聚并-生长的四步机理。在整个成滴过程中,阳离子共聚物始终起着稳定剂的作用,是共聚物分散液具有高稳定性的主要原因。成滴初期,共聚物逐渐从连续相析出形成小液滴,同时通过液滴内的聚合促使液滴生长；随着聚合反应的进行,共聚物中阳离子单体单元比例的下降,液滴间的静电排斥作用也随之减弱,小液滴开始聚并,大液滴出现并逐渐增多；而随着聚并的加剧,液滴的总表面积减小,液滴间的静电排斥作用重新增强,大液滴间的聚并减少,大液滴通过液滴内的聚合和与小液滴间的聚并而生长。测定了不同反应条件下AM与阳离子单体双水相共聚的转化率-时间曲线,确定了较佳的反应条件,并讨论了各因素对聚合速率的影响。引发剂浓度或单体浓度增大,聚合温度升高,聚合速率加快。PEG浓度较低时,PEG浓度的增加对聚合速率影响较小；PEG浓度较高时,聚合速率随PEG浓度的增大而降低。引入阳离子单体后,聚合速率明显降低。研究了无机盐对AM与阳离子单体双水相共聚体系的相分离、聚合动力学以及成滴过程的影响,发现单价阴离子和多价阴离子的作用存在很大差别。加入单价阴离子时,临界转化率降低,其他方面则基本与不加无机盐的情况类似。而加入多价无机盐时,不仅临界转化率迅速减小,聚合速率减慢,且成滴过程的变化十分显著。进一步的研究表明,单价阴离子在共聚体系中主要起屏蔽作用,而多价阴离子同时起屏蔽作用和桥接作用。这为采用无机盐调控AM与阳离子单体双水相共聚体系的聚合过程和聚合产品提供了重要理论依据。