硅烷偶联剂的通式一般为R—Si—X3。R为可与高分子材料反应或作用的有机官能团，如甲基、乙烯基、辛烯基、十二烷基、氨基、环氧基、巯基、丙烯酰氧丙基、过氧基、脲基、羰烷氧基等；X为可水解基团，Si—X水解后形成硅醇Si—OH，与带有活性羟基的无机材料表面有较好的反应性，典型的X基团有烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等，最常用的则是烷氧基中的甲氧基和乙氧基,它们在偶联反应中分别生成甲醇和乙醇副产物。
壹
硅烷偶联剂Si—X基团的水解
硅烷偶联剂中的Si—X基团只有水解成Si—OH，才能与无机材料表面的活性羟基反应，因此，一般需要先将硅烷偶联剂配制成溶液进行水解，然后再与无机材料表面的活性羟基进行反应。
Si—X基团水解时存在正反应和副反应，正反应为水解反应，副反应为硅醇的缩合反应。
R—Si—X3+3H2O→R—Si—(OH)3+3XH（正反应）
2R—Si—(OH)3→R—Si(OH)2—O—(OH)2Si—R+H2O（副反应）
因此水解时需要最大程度地抑制副反应。
一般来说，配制硅烷偶联剂溶液时采用的溶液为水和乙醇，其中水可促进Si—X基团的水解，而乙醇除起到溶解作用外，还可以减少硅醇的缩合，在一定程度上起稳定硅醇的作用。
在乙醇与水的混合溶剂中，乙醇的比例应远高于水（一般两者的比例在9∶1左右）。同时，硅烷偶联剂在溶液中的浓度不能太高（浓度太高会导致大量硅醇缩合），一般情况下，硅烷偶联剂在溶液中的质量分数为0.005%～0.02%即可，最高不宜超过1%。另外，通过添加少量催化剂（如甲酸或醋酸）调节溶液pH值可促进Si—X基团的水解（KH550因含有氨基，可自催化水解，无需调节pH值），一般情况下，酸性条件能加速水解且能抑制硅醇的缩合。
在实际操作中，硅烷偶联剂的水解及与无机材料的反应一般同时进行，一种操作方法是先配置硅烷偶联剂的乙醇/水溶液，然后加入无机材料，加热搅拌，最后经干燥即可得到硅烷偶联剂改性的无机材料，但该方法的一个缺点是，配置好的硅烷偶联剂溶液可能已经水解并发生了硅醇缩合，这样与无机材料反应时，活性点可能会变少，影响效果。
另一种操作方法是首先配制乙醇/水复合溶剂，然后加入无机材料混合均匀，调节pH值，再加入硅烷偶联剂，加热搅拌干燥。该方法加大了硅烷偶联剂与无机材料的反应概率，理论上能够获得较好的效果。
但以上操作比较繁琐，成本较高，在工业上，若需要添加硅烷偶联剂，一般是将硅烷偶联剂溶液直接加入到由有机高分子材料及无机材料配成的混合物中，经高速混合设备混合而成。
综上所述，对于表面具有活性羟基的无机材料，硅烷偶联剂才能具有较好的改性效果，因此其对二氧化硅、三氧化二铝、玻璃纤维、陶土、硅酸盐、碳化硅等有显著效果， 对滑石粉、粘土、氢氧化铝、硅灰石、铁粉、氧化铝等效果稍差，对石棉、二氧化钛、三氧化二铁等效果不大， 对钙、镁、钡的碳酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐等，以及石墨、炭黑等效果很小。
贰
硅烷偶联剂有机基团R的选择
应根据有机高分子材料基体类型选择硅烷偶联剂的有机基团R，应首先考虑有机基团R能否与选用的有机高分子材料发生反应或产生作用，其次也要考虑两者的相容性。
比如，针对聚丙烯（PP）/无机粉体复合材料，若采用硅烷偶联剂KH560和KH570，其中KH570对复合材料的性能贡献更大一些。主要原因是KH570的有机基团是CH2=C(CH3)COO(CH2)3—，其不仅含有较多的—CH3，—CH2，还含有双键，这些均与基体树脂PP相容或反应（PP在熔融共混时可能会产生自由基，而双键可与生成的自由基发生反应）。而KH560的有机基团是CH2(O)CHCH2O(CH2)3—，其端基为环氧官能团[CH2(O)CH—]，且不含双键，与PP的相容性差一些，因此其改性效果不如KH570。
总之在采用硅烷偶联剂进行改性后，若效果不好，则可以从其有机基团R与树脂基体之间的反应性和相容性考虑，选择有机基团R能够与树脂端基或特征基团反应的硅烷偶联剂，或者与树脂分子链相容性好的硅烷偶联剂。
