在涂料中，硅烷偶聯劑在改變樹脂和填料的相容性方面和提高涂層與底材附著力方面起到了重要的作用。硅烷偶聯劑機理在涂料中可以歸結為兩個方面:①偶聯劑在涂層和底材之間的作用 ;②偶聯劑與顏料和填料之間的作用。

    硅烷偶聯劑含有的化學官能團與基材表面的官能團反應形成化學鍵。一般認為是硅醇與金屬表面的氧化物或水化物層起反應，形成化學鍵。在涂層中存在兩個宏觀的界面(底材/涂層，涂層/空氣)。由于表面張力不同促使偶聯劑向界面遷移。例如:當有機涂料內含有少量的硅烷偶聯劑時，在其涂布后，硅烷就會遷移到涂料與底材的界面，與無機表面上的水分反應，水解生成硅醇基，進而與底材的表面羥基形成氫鍵或縮合成-SiO-M共價鍵(M為無機表面)。

  還有一種理論認為，偶聯劑在基材表面的潤濕過程是一個復雜的液固界面的物理化學過程，首先，偶聯劑的黏度和表面張力低，潤濕能力較高，對金屬表面的接觸角較小，可在其表面迅速鋪展開，使無機材料表面被偶聯劑潤濕;其次，一旦偶聯劑在其表面鋪展開后，材料表面被浸潤，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，從而完成不同材料間偶聯過程。

  在涂料制作過程中，有必要將無機顏、填料分散到有機樹脂中。由于前者大多屬于親水的極性物質(在顏、填料表面都吸附了水分子層)，后者又大多屬于疏水的非極性物質，因此它們之間缺乏親和性，從而導致顏、填料發生絮凝，為了增加無機物與有機高分子之間的親和力，通常采用偶聯劑或其他表面活性劑處理無機物表面，使它由親水變為疏水性，從而促進無機物和有機物之間的界面結合。

  偶聯劑不但能提高涂層的附著力，改善顏料和填料與樹脂相容性，還可以賦予涂料特殊功能，已成為涂料的重要組成部分。但對其偶聯機理的研究還處于發展階段，現有理論存在很多不完善的地方，對其作用機理的研究仍將成為今后研究的重點。目前所使用的偶聯劑多半是含硅或含鈦類，類型比較單一，而適合水溶劑體系的偶聯劑尚不多見，隨著環境保護要求的提高，水性涂料的發展，能夠與水相溶，適合水性涂料體系的偶聯劑將會成為發展的重點。