高分子聚丙烯酰胺增稠剂的增稠机理之一在于其分子可以水合溶胀而使水相增稠，其二是具有表面活性剂分子的性质，其分子是线性亲水链两端接有亲油基的高分子化合物，即在结构中具有亲水和疏水基团。这样，在它的水溶液浓度超过一定值时就形成胶束。胶束能够与乳液的聚合物粒子、已吸附有分散剂的颜料颗粒相互缔合形成空间网状结构，互相连结缠绕而使体系粘度增加。因而，高分子聚丙烯酰胺增稠剂也称为缔合型增稠剂。

高分子聚丙烯酰胺增稠剂在涂料中形成的缔合结构在高剪切速率下会脱开，在低剪切速率下又重新恢复缔合，处于动态平衡状态，因而能够调节涂料的流变性，使涂料具有流平性。此外，由于一个分子带有几个胶束，这种结构可降低水分的迁移趋向，因而对防止涂料储存过程中的分层、沉淀效果明显。这类增稠剂具有疏水性能，对涂膜的耐水性几乎没有影响。这类增稠剂的相对分子质量低，因而在水相中的分子间缠绕有限，对水相的增稠效果不显著。此外，在低剪切速率范围内分子之间缔合转换多于分子间的缔合破坏，整个体系保持固有悬浮分散状态，粘度接近分散介质(水)的粘度。因而，它使乳胶漆体系在低剪切速率区时表现出较低的表观粘度;又由于这类增稠剂因在分散相粒子间的缔合而提高了分子间的势能，这样，在高剪切速率下为打破分子间的需要更多的能量，要达到同样的切应需要的剪切力也更大，使体系在高剪切速率下呈现出较高的表观粘度。换言之，高分子聚丙烯酰胺增稠剂提高涂料在高剪切速率下的粘度(一般称为ICI粘度)非常显著，并相应提高涂料的流平性能。不过，随着材料科学的进展，现在有些高分子聚丙烯酰胺增稠剂也能够显著提高涂料低、中剪切速率的粘度。