硅烷偶联剂的效果和效果以被人们知道和必定，但界面上极少量的偶联剂为何会对复合资料的功用发生如此明显的影响，现在还没有一套完好的偶联机理来解说。偶联剂在两种不同性质资料之间界面上的效果机理已有不少研讨，并提出了化学键合和物理吸着等解说。其间化学键合理论是最陈旧却又是迄今为止被以为是比较成功的一种理论。

  该理论以为偶联剂含有一种化学官能团，能与玻璃纤维外表的硅醇基团或其他无机填料外表的分子效果构成共价键；此外，偶联剂还含有一种其他不同的官能团与聚合分子键合，以取得杰出的界面结合，偶联剂就起着在无机相与有机相之间彼此衔接的桥梁似的效果。

  下面以硅烷偶联剂为例阐明化学键理论。例如氨丙基三乙氧基硅烷，当用它首要处理无机填料时（如玻璃纤维等），硅烷首要水解变成硅醇，接着硅醇基与无机填料外表发生脱水反响，进行化学键衔接，反响式如下：

  硅烷中的基团水解——水解后羟基与无机填料反响——经偶联剂处理的无机料填进行填充制备复合资料时，偶联剂中的Y基团将与有机高聚物彼此效果，终究搭起无机填料与有机物之间的桥梁。

  硅烷偶联剂的种类许多，通式中Y基团的不同，偶联剂所合适的聚合物种类也不同，这是因为基团Y对聚合物的反响有选择性，例如含有乙烯基和甲基丙烯酰氧基的硅烷偶联剂，对不饱和聚酯树脂和丙烯酸树脂特别有用。其原因是偶联剂中的不饱和双键和树脂中的不饱和双键在引发剂和促进剂的效果下发生了化学反响的成果。但含有这两种基团的偶联剂用于环氧树脂和酚醛树脂时则效果不明显，因为偶联剂中的双键不参加环氧树脂和酚醛树脂的固化反响。但环氧基团的硅烷偶联剂则对环氧树脂特别有用，又因环氧基可与不饱和聚酯中的羟基反响，所以含环氧基硅烷对不饱和聚酯也适用；而含胺基的硅烷偶联剂则对环氧、酚醛、三聚氰胺、聚氨酯等树脂有用。含-SH的硅烷偶联剂则是橡胶工业使用广泛的种类。

  经过以上两反响，硅烷偶联剂经过化学键结合改进了复合资料中高聚物和无机填料之间的粘接性，使其功用大大改进，那么偶联剂的处理效果怎么？可经过理论粘结力的计算进行表征。

  依据界面化学的粘接理论，胶粘剂与被粘物之间单位面积的次价键粘接力首要考虑色散力。

  1963年，ZISMAN在回忆与粘合有关的外表化学和外表能的已知方面的内容时，曾得出结论，在复合资料的制作中，液态树脂对被粘物的杰出滋润是头号重要的，如果能获的彻底的滋润，那么树脂对高能外表的物理吸附将供给高于有机树脂的内聚强度的粘接强度。

  为了平缓复合资料冷却时因为树脂和填料之间热收缩率的不同而发生的界面应力，就期望与处理过的无机物邻接的树脂界面是一个柔曲性的可变形相，这样复合资料的耐性最大。偶联剂处理过的无机物外表或许会择优吸收树脂中的某一配合剂，相间区域的不均衡固化，或许会引起一个比偶联剂在聚合物与填料之间的多分子层厚得多的挠性树脂层。这一层就被称之为可变形层，该层能松懈界面应力，阻挠界面裂缝的扩展，因此改进了界面的结合强度，提高了复合资料的机械功用。

  与可变形层理论相对，束缚层理论以为在无机填料区域内的树脂应具有某种介于无机填料和基质树脂之间的模量，而偶联剂的功用就在于将聚合物结构“紧束”在相间区域内。从增强后的复合资料的功用来看，要取得最大的粘接力和耐水解功用，需要在界面处有一束缚层。

  至于钛酸酯偶联剂，其在热塑系统中及含填料的热固性复合物中与有机聚合物的结合，首要以长链烷基的相溶和彼此环绕为主，并和无机填料构成共价键。以上假定均从不同的理论旁边面反响了偶联剂的偶联机制。在实践过程中，往往是几种机制一起效果的成果。