カップリング剤は、特殊な構造を持つ有機ケイ素化合物である。分子内に、無機材料（ガラス、セメント、金属など）と結合する反応性基と、有機材料（合成樹脂など）と結合する反応性基の両方を持つ。一般的に用いられる理論としては、化学結合理論、表面浸透理論、変形層理論、拘束層理論などがある。カップリング剤は、無機フィラーを充填したプラスチックの分散性や接着性を向上させる表面改質剤として使用される。

カップリング・エージェントの役割

(1)カップリング修飾は粒子表面での化学的カップリング反応であり、カップリング剤で処理した後の粒子表面は有機物とよくなじむことができる。Shi Weixianらは、シランカップリング剤KH-570を用いてFe3O4磁性粒子の表面を修飾し、さらに磁性複合粒子を分析・特性評価した。Fe3O4磁性粒子をシランカップリング剤KH-550で処理し、修飾粒子の表面特性を走査型電子顕微鏡で検出した。その結果、Fe3O4粒子も改質Fe3O4粒子も形状は不規則であるが、改質Fe3O4粒子の分散性は、未改質のFe3O4粒子よりも明らかに優れていた。これは、粒子表面のカップリング剤がFe3O4粒子の凝集を防いでいるためである。Fe3O4と改質Fe3O4の粒度試験結果は、改質Fe3O4の方が比表面積が大きく、粒径が小さいことを示している。

金属の防錆前処理における表面改質剤としてのシランカップリング剤の応用は、その最新の応用である。金属素地とよくなじむ防錆皮膜を得るためには、適切な皮膜系の選択、合理的な皮膜形成プロセス、厳密な表面前処理が必要である。表面前処理には次の2つの方法がある： ①プラズマ重合によって金属表面に有機皮膜を成膜するが、この 方法はコストが高いため、普及と応用には限界がある ②有機シランカップリング剤水溶液で処理し、有機シランのごく薄い皮膜 を金属表面に成膜する。シランカップリング剤は加水分解後、三水シラノールを形成することができ、アルコール性水酸基は互いに反応して架橋密網疎水膜を形成することができ、この膜の表面は樹脂と反応することができる有機官能基を有するため、塗膜の密着性が大幅に向上し、防錆、耐摩擦性、耐衝撃性も向上する。

(2)プラスチックの研究と生産では、通常、安価な無機充填剤（または強化剤）が大量に使用される。これはプラスチックの品質を高め、製品のコストを下げるだけでなく、プラスチック製品のいくつかの特性を改善することができる。しかし、無機フィラーと有機ポリマーの化学構造や物理的形態が大きく異なるため、両者の親和性の欠如がプラスチック製品の機械的特性や成形加工性に影響を与えることが多い。カップリング剤と無機フィラーの化学反応または物理的コーティングにより、フィラーの表面を親水性から親油性に変化させ、ポリマーとの強固な結合を実現し、材料の強度、接着性、電気特性、疎水性を向上させます。性能とアンチエイジング特性が大幅に改善された。

ガラス繊維の表面処理に様々なシランカップリング剤を使用した人がいるが、その結果は以下の通りである：アミノ基を含むカップリング剤は、アミノ基を含まないカップリング剤よりもガラス繊維の表面処理に優れた効果を発揮します。なぜなら、カップリング剤のアミノ基と添加剤、およびマトリックス中のアミノ基は親和性があり、架橋の役割を果たす補助剤とともに、複合材料の界面はより良好な接着性を有し、アミノ基なしではそのような機能はありません；アミノ基はグラフト酸無水物官能基と反応し、界面に化学結合を形成し、界面の結合強度を向上させ、複合材料の全体的な性能を向上させる。