偶联剂在它的分子中同时具有能与无机材料(如玻璃、水泥、金属等) 结合的反应性基团和与有机材料(如合成树脂等)结合的反应性基团。常用的理论有化学键理论、表面浸润理论、变形层理论、拘束层理论等。偶联剂作表面改性剂用于无机填料填充塑料时可以改观其分散性和黏合性。
偶联剂的作用如下：
1、偶联改性是在粒子表面发生化学偶联反应粒子表面经偶联剂处理后可以与有机物产生良好的相容性。施卫贤等用硅烷偶联剂KH-570对磁性Fe3O4进行表面改性，并进一步对磁性复合粒子进行了分析和表征。用硅烷偶联剂KH-550处理Fe3O4磁性微粒；用扫描电镜检测改性微粒的表面特征。结果表明：Fe3O4和改性Fe3O4微粒均呈不规则形状，但改性Fe3O4微粒的分散性好于未改性Fe3O4微粒，这是由于微粒表面的偶联剂阻止了Fe3O4微粒间的团聚。Fe3O4和改性Fe3O4 的粒度测试结果改性Fe3O4有较大的比表面积和较小的粒径。硅烷偶联剂作为表面改性剂在金属防腐预处理上的应用是它的应用。要获得与金属基体结合良好的防腐涂层，须选择合适的涂覆系统，制定合理的涂覆工艺，进行严格的表面预处理。目前进行表面预处理的方法有2种：
①采用等离子体聚合方法在金属表面上沉积一层有机物薄膜，但该法成本高使其应用受到xian制；
②采用有机硅烷偶联剂水溶液处理，在金属表面上沉积一层薄的有机硅烷薄膜。由于硅烷偶联剂在水解后能形成三羟基的硅醇，醇羟基之间可以互相反应生成一层交联的致密网状疏水膜，由于这种膜表面有能够和树脂起反应的有机官能基团，因此会提高漆膜的附着力、kang腐蚀、kang摩擦等的能力也会有所提高。
2、在塑料研究和生产过程当中，通常使用大量廉价的无机填料。这能增加塑料的质量降低产品的成本，而且还能改观塑料制品的某些性能。然而，由于无机填料与有机聚合物在化学结构和物理形态上存在着差异，其两者之间缺乏亲和性，往往会使塑料制品的力学性能和成型加工性能受到影响。通过偶联剂与无机填料进行化学反应或物理包覆等方法，使填料表面由亲水性变成亲油性，从而与聚合物的紧密结合，使材料的强度、黏结力、电性能、疏水性等提高。有人曾用不同硅烷偶联剂对玻璃纤维表面进行处理结果表示：含有氨基的偶联剂比不含氨基的偶联剂对玻璃纤维的表面处理好，原因是偶联剂的氨基与添加剂以及基体中的氨基有亲和性，加上起交联作用的助剂，使得复合材料的界面具有较好的粘合性而没有氨基就没有这一功能，氨基还能与接枝的酸酐官能团反应，生成跨越界面的化学键，使界面的粘接强度提高，复合材料的整体性能提高。
偶联剂具有2种不同性质的基团，亲无机物基团可与无机物表面(如玻璃、粉煤灰等含硅材料)的化学基团反应，形成强固的化学键合，亲有机物基团可与有机物分子反应或物理缠绕，从而使有机与无机材料的界面实现化学键接，提高粘接强度。但是偶联剂是否可“偶联”2种无机材料呢?马一平首先做了有益的尝试，用硅烷偶联剂KH-570涂刷大理石再抹水泥净浆，并进行宏观力学性能试验，测得劈拉强度提高57%～84%。还有一些人分别在砂浆和花岗岩表面涂抹硅烷偶联剂KH- 570溶液，再补砂浆，结果事拉伸强度可分别比不涂偶联剂时提高38%和23%据此推测界面层中可能产生了大量的化学键。
