硅烷偶聯劑的結構通式為Y－Ｒ－Si－X3，Y代表有機官能基，Ｒ代表亞烷基，X代表能夠水解的基團。Y主要與有機聚合物反應，而可水解基團X主要控制水解速率。在相同的水解條件下，大基團的可水解基水解速率慢；在酸性環境下，帶有較長亞烷基的水解較慢，例如：可水解的烷氧基通常是乙氧基或是甲氧基，在相同的水解條件下，三甲氧基硅烷的水解速率要比三乙氧基硅烷的快。而α－甲基丙烯酰氧基－甲基－三乙氧基硅烷在酸性溶液中其水解速率是γ－甲基丙烯酰氧基－丙基－三乙氧基硅烷的20倍。
硅烷偶聯劑在兩種不同性質材料之間的界面作用機理已有多種解釋，如化學鍵理論、可逆平衡理論和物理吸附理論等。但是,界面現象非常復雜，單一的理論往往難以充分說明。通常情況下，化學鍵合理論能夠較好地解釋硅烷偶聯劑同無機材料之間地作用。根據這一理論，硅烷偶聯劑在不同材料界面的偶聯過程是一個復雜的液固表面物理化學過程。首先，硅烷偶聯劑的粘度及表面張力低，潤濕能力較高，對玻璃、陶瓷及金屬表面的接觸角小，可在其表面迅速鋪展開，使無機材料表面被硅烷偶聯劑潤濕；其次，一旦硅烷偶聯劑在其表面鋪展開，材料表面被浸潤，硅烷偶聯劑分子上的兩種基團便分別向極性相近的表面擴散，由于大氣中的材料表面總吸附著薄薄的水層，一端的烷氧基便水解成硅羥基，取向于無機材料表面，同時與材料表面的羥基發生水解縮聚反應；有機基團則取向于有機材料表面,在交聯固化中，二者發生化學反應，從而完成了異種材料間的偶聯過程。
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