一般认为，利用有机偶联剂处理高岭土等黏土，偶联剂以化学键结合、化学吸附和表面覆盖等方式与黏土表面结合的，并在黏土表面形成低聚物而对黏土表面进行改性，达到改善界面的物理、化学性能的目的。
　　
　　硅烷偶联剂是高岭土填料最常用和最有效的表面改性剂，其作用机理一般认为是：（1）化学键；（2）氢键；（3）物理吸附；（4）形成链状结构的覆盖状物质；（5）从表面排除水等，例如Arkles模式。
 

　　
　　研究发现，硅烷偶联剂的羟基可与高岭土表面活性基团反应形成氢键，进而缩合成共价键，使得硅烷偶联剂与高岭土稳固结合。相继产生的氢键包覆在高岭土表面，使得处于偶联剂另一端外露的具有反应性的疏水基团R在塑化过程中很容易与有机高分子材料中的活性基团反应，形成很强的化学键，从而使硅烷偶联剂与高分子材料稳定结合。
　　
　　硅烷偶联剂的种类很多，常用的有乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、甲基硅烷等。刘钦甫等提出的硅烷偶联剂（加有机助剂M）对煅烧高岭土表面改性的机理如下：
　　　
　　（1）煅烧高岭土颗粒表面吸附有机助剂M释放出来H+

　　M—H⁺+O—Al（煅烧高岭土）→HO—Al（煅烧高岭土）+M^-

　　（2）硅烷偶联剂分子水解

　　　
　　（3）硅烷偶联剂与煅烧高岭土表面形成的羟基缩合

　　
　　由于硅烷偶联剂的R为亲有机基团，所以煅烧高岭土经表面改性后即能够与有机基体如橡胶、塑料相容。当改性的高岭土作为填料用于橡胶中时，在硫化过程中R基团会与橡胶大分子发生反应，从而使高岭土分子完全分散、融合在橡胶基体分子中。