硅烷偶聯劑的通式一般為R—Si—X3。R為可與高分子材料反應或作用的有機官能團，如甲基、乙烯基、辛烯基、十二烷基、氨基、環氧基、巰基、丙烯酰氧丙基、過氧基、脲基、羰烷氧基等；X為可水解基團，Si—X水解后形成硅醇Si—OH，與帶有活性羥基的無機材料表面有較好的反應性，典型的X基團有烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等，最常用的則是烷氧基中的甲氧基和乙氧基,它們在偶聯反應中分別生成甲醇和乙醇副產物。
壹
硅烷偶聯劑Si—X基團的水解
硅烷偶聯劑中的Si—X基團只有水解成Si—OH，才能與無機材料表面的活性羥基反應，因此，一般需要先將硅烷偶聯劑配制成溶液進行水解，然后再與無機材料表面的活性羥基進行反應。
Si—X基團水解時存在正反應和副反應，正反應為水解反應，副反應為硅醇的縮合反應。
R—Si—X3+3H2O→R—Si—(OH)3+3XH（正反應）
2R—Si—(OH)3→R—Si(OH)2—O—(OH)2Si—R+H2O（副反應）
因此水解時需要最大程度地抑制副反應。
一般來說，配制硅烷偶聯劑溶液時采用的溶液為水和乙醇，其中水可促進Si—X基團的水解，而乙醇除起到溶解作用外，還可以減少硅醇的縮合，在一定程度上起穩定硅醇的作用。
在乙醇與水的混合溶劑中，乙醇的比例應遠高于水（一般兩者的比例在9∶1左右）。同時，硅烷偶聯劑在溶液中的濃度不能太高（濃度太高會導致大量硅醇縮合），一般情況下，硅烷偶聯劑在溶液中的質量分數為0.005%～0.02%即可，最高不宜超過1%。另外，通過添加少量催化劑（如甲酸或醋酸）調節溶液pH值可促進Si—X基團的水解（KH550因含有氨基，可自催化水解，無需調節pH值），一般情況下，酸性條件能加速水解且能抑制硅醇的縮合。
在實際操作中，硅烷偶聯劑的水解及與無機材料的反應一般同時進行，一種操作方法是先配置硅烷偶聯劑的乙醇/水溶液，然后加入無機材料，加熱攪拌，最后經干燥即可得到硅烷偶聯劑改性的無機材料，但該方法的一個缺點是，配置好的硅烷偶聯劑溶液可能已經水解并發生了硅醇縮合，這樣與無機材料反應時，活性點可能會變少，影響效果。
另一種操作方法是首先配制乙醇/水復合溶劑，然后加入無機材料混合均勻，調節pH值，再加入硅烷偶聯劑，加熱攪拌干燥。該方法加大了硅烷偶聯劑與無機材料的反應概率，理論上能夠獲得較好的效果。
但以上操作比較繁瑣，成本較高，在工業上，若需要添加硅烷偶聯劑，一般是將硅烷偶聯劑溶液直接加入到由有機高分子材料及無機材料配成的混合物中，經高速混合設備混合而成。
綜上所述，對于表面具有活性羥基的無機材料，硅烷偶聯劑才能具有較好的改性效果，因此其對二氧化硅、三氧化二鋁、玻璃纖維、陶土、硅酸鹽、碳化硅等有顯著效果， 對滑石粉、粘土、氫氧化鋁、硅灰石、鐵粉、氧化鋁等效果稍差，對石棉、二氧化鈦、三氧化二鐵等效果不大， 對鈣、鎂、鋇的碳酸鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽等，以及石墨、炭黑等效果很小。
貳
硅烷偶聯劑有機基團R的選擇
應根據有機高分子材料基體類型選擇硅烷偶聯劑的有機基團R，應首先考慮有機基團R能否與選用的有機高分子材料發生反應或產生作用，其次也要考慮兩者的相容性。
比如，針對聚丙烯（PP）/無機粉體復合材料，若采用硅烷偶聯劑KH560和KH570，其中KH570對復合材料的性能貢獻更大一些。主要原因是KH570的有機基團是CH2=C(CH3)COO(CH2)3—，其不僅含有較多的—CH3，—CH2，還含有雙鍵，這些均與基體樹脂PP相容或反應（PP在熔融共混時可能會產生自由基，而雙鍵可與生成的自由基發生反應）。而KH560的有機基團是CH2(O)CHCH2O(CH2)3—，其端基為環氧官能團[CH2(O)CH—]，且不含雙鍵，與PP的相容性差一些，因此其改性效果不如KH570。
總之在采用硅烷偶聯劑進行改性后，若效果不好，則可以從其有機基團R與樹脂基體之間的反應性和相容性考慮，選擇有機基團R能夠與樹脂端基或特征基團反應的硅烷偶聯劑，或者與樹脂分子鏈相容性好的硅烷偶聯劑。
