对于改性填料与有机基体之间的作用机理，目前的解释有化学键理论、浸润效应和表面能理论、可变形层理论、拘束层理论、可逆水解理论等，其中大多最初是针对硅烷偶联剂处理玻璃纤维增强聚合物材料而提出来的。
化学键理论认为，偶联剂含有两种化学官能团：一种可与填料表面质子形成化学键；另一种可与聚合物分子键合。偶联剂起到在无机相与有机相之间“架桥”作用，导致较强的界面结合，从而提高填充复合材料的力学性能。
浸润效应和表面能理论认为，液态树脂对被粘物的良好浸润对于复合材料的性能有重大影响，如果能将填料完全浸润，那么树脂对高能表面的物理吸附将提供高于有机树脂内聚程度的黏结强度。
可变形层理论认为，偶联剂改性丝网除沫器填料表面可能择优吸附树脂中的某一配合剂，相问区域的不均衡固化可能导致一个比偶联剂在聚合物与填料之间的单分子层厚得多的柔性树脂层，即变形层。它能松弛界面应力，防止界面裂缝的扩展，因而改善了界面的结合强度。
拘束层理论认为，复合材料中高模量的丝网除沫器填料和低模量的树脂之间存在界面区，偶联剂是其中一部分，如果界面区的模量介于填料与树脂中间，则可最均匀地传递应力。偶联剂一方面与填料表面黏合，另’，一方面在界面上“紧密”聚合。若偶联剂含有可与树脂起反应的基团，则可在界面上起到增加交联密度的作用。
可逆水解理论则把化学键、刚性界面、应力松弛等理论观点结合起来。认为硅烷偶联剂与填料／聚合物体系的作用机理是：化学键；形成传递应力的界面层；改善聚合物的浸润性；改善相容性；增加表面粗糙度；形成隔水层等。