根据分子结构优化理论，本文设计并合成了含有磺酸基、膦酸基、羧基、氨基和酰氨基的改性聚丙烯酰胺HSPPAM。研究了合成的条件、产物结构与其阻垢、缓蚀性能的关系。并对产物做了红外、GPC谱图、失重热分析和原子光谱分析进行表征。结果表明：在聚丙烯酰胺分子量为3000-7000，聚丙烯酰胺的霍夫曼降解率为65％，硫含量为31.26％，磷含量为2.79％时，HSPPAM具有优异的阻垢及缓蚀性能。 静态阻垢法和电导率法测定的HSPPAM阻垢结果表明，加入量为10ppm时，对碳酸钙和磷酸钙的阻垢率均达到98％以上；药剂可以适用于不同硬度和酸碱性的环境中，在中等温度(60—80℃)的水系统中效果较好，并利用电镜实验对HSPPAM的阻垢机理进行了探讨。挂片法测定的药剂缓蚀效果表明：HSPPAM的用量为30mg/L，碳钢-20的缓蚀率可达79％以上，HSPPAM与十二烷基苯磺酸钠、丁炔二醇和碘化钾等进行复配后的缓蚀率可以达到96％以上。本文还利用电化学方法测试了极化曲线，探讨了药剂的缓蚀机理。此外，生物降解性实验表明该药剂在25天内可以被完全生物降解，HSPPAM的含磷量符合环保标准，可以说明HSPPAM是一种环保型水处理剂。