偶聯劑在它的分子中同時具有能與無機材料(如玻璃、水泥、金屬等) 結合的反應性基團和與有機材料(如合成樹脂等)結合的反應性基團。常用的理論有化學鍵理論、表面浸潤理論、變形層理論、拘束層理論等。偶聯劑作表面改性劑用于無機填料填充塑料時可以改觀其分散性和黏合性。
偶聯劑的作用如下：
1、偶聯改性是在粒子表面發生化學偶聯反應粒子表面經偶聯劑處理后可以與有機物產生良好的相容性。施衛賢等用硅烷偶聯劑KH-570對磁性Fe3O4進行表面改性，并進一步對磁性復合粒子進行了分析和表征。用硅烷偶聯劑KH-550處理Fe3O4磁性微粒；用掃描電鏡檢測改性微粒的表面特征。結果表明：Fe3O4和改性Fe3O4微粒均呈不規則形狀，但改性Fe3O4微粒的分散性好于未改性Fe3O4微粒，這是由于微粒表面的偶聯劑阻止了Fe3O4微粒間的團聚。Fe3O4和改性Fe3O4 的粒度測試結果改性Fe3O4有較大的比表面積和較小的粒徑。硅烷偶聯劑作為表面改性劑在金屬防腐預處理上的應用是它的應用。要獲得與金屬基體結合良好的防腐涂層，須選擇合適的涂覆系統，制定合理的涂覆工藝，進行嚴格的表面預處理。目前進行表面預處理的方法有2種：
①采用等離子體聚合方法在金屬表面上沉積一層有機物薄膜，但該法成本高使其應用受到xian制；
②采用有機硅烷偶聯劑水溶液處理，在金屬表面上沉積一層薄的有機硅烷薄膜。由于硅烷偶聯劑在水解后能形成三羥基的硅醇，醇羥基之間可以互相反應生成一層交聯的致密網狀疏水膜，由于這種膜表面有能夠和樹脂起反應的有機官能基團，因此會提高漆膜的附著力、kang腐蝕、kang摩擦等的能力也會有所提高。
2、在塑料研究和生產過程當中，通常使用大量廉價的無機填料。這能增加塑料的質量降低產品的成本，而且還能改觀塑料制品的某些性能。然而，由于無機填料與有機聚合物在化學結構和物理形態上存在著差異，其兩者之間缺乏親和性，往往會使塑料制品的力學性能和成型加工性能受到影響。通過偶聯劑與無機填料進行化學反應或物理包覆等方法，使填料表面由親水性變成親油性，從而與聚合物的緊密結合，使材料的強度、黏結力、電性能、疏水性等提高。有人曾用不同硅烷偶聯劑對玻璃纖維表面進行處理結果表示：含有氨基的偶聯劑比不含氨基的偶聯劑對玻璃纖維的表面處理好，原因是偶聯劑的氨基與添加劑以及基體中的氨基有親和性，加上起交聯作用的助劑，使得復合材料的界面具有較好的粘合性而沒有氨基就沒有這一功能，氨基還能與接枝的酸酐官能團反應，生成跨越界面的化學鍵，使界面的粘接強度提高，復合材料的整體性能提高。
偶聯劑具有2種不同性質的基團，親無機物基團可與無機物表面(如玻璃、粉煤灰等含硅材料)的化學基團反應，形成強固的化學鍵合，親有機物基團可與有機物分子反應或物理纏繞，從而使有機與無機材料的界面實現化學鍵接，提高粘接強度。但是偶聯劑是否可“偶聯”2種無機材料呢?馬一平首先做了有益的嘗試，用硅烷偶聯劑KH-570涂刷大理石再抹水泥凈漿，并進行宏觀力學性能試驗，測得劈拉強度提高57%～84%。還有一些人分別在砂漿和花崗巖表面涂抹硅烷偶聯劑KH- 570溶液，再補砂漿，結果事拉伸強度可分別比不涂偶聯劑時提高38%和23%據此推測界面層中可能產生了大量的化學鍵。
