利用聚丙烯酰胺的高反应活性，对非离子型PAM进行化学改性，引入含氮的阳离子基团是获得阳离子聚丙烯酰胺的重要途径。相应的改性反应有：
(1)用PAM与阳离子化的氨基．醛类树脂反应制取CPAM，它的优点是絮凝效果较好，缺点是存放时间有限。
(2)PAM与次氯酸盐在碱性条件下进行Hoffman降解反应，生成乙烯亚胺链节是制备阳离子型聚丙烯酰胺重要方法，但该方法合成的阳离子聚丙烯酰胺分子量较低。
(3)非离子PAM和甲醛、仲胺进行胺甲基化反应，即曼尼其(Mannieh)反应，生成二甲胺基甲基丙烯酰胺链节，制备叔胺型阳离子聚丙烯酰胺。也可将Mannich产物进一步与硫酸二甲酯或氯甲烷反应，生成季铵盐型阳离子聚丙烯酰胺。
(4)PAM与多乙撑亚胺、肼反应，制得CPAM。
(5)采用二氰二胺对PAM进行改性，获得了一种新型的CPAM。它对印染废水有良好的脱色絮凝作用，其净化效果可达99％。
(6)PAM与环氧氯丙烷三甲胺盐反应。对聚丙烯酰胺进行阳离子改性，制备阳离子聚丙烯酰胺具有成本低，工艺简便，可以制得较高分子量、离子度可调的产物。但由于涉及高分子改性，只能在低浓度下进行，产物多为低浓度的水溶液，设备利用率较低、运输成本高和产物贮存稳定性较差是其主要缺陷。