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硅偶联剂分子的一端是可水解的烷氧基，另一端是有机官能团。前者水解生成的硅醇基会与底材上的羟基缩合；后者会与成膜物质反应，这种共价结合比范德华力、偶极力、氢键结合力等的结合力强。所以附着力也随之增强了。
在水性涂料中硅醇基间会缩合成硅氧烷，高度的缩合物不溶于水而失效。因此，必须使齐聚物有足够的稳定性。
硅醇基间的缩合和水解是可逆的。其水解平衡常数与硅原子上的烷氧基数相关，如下所示：
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烷氧基数 |
水解平衡常数 |
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≡Si-O-Si(OH)3 |
10-5（估计值） |
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≡Si-O-SiR(OH)2 |
10-4（估计值） |
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≡Si-O-SiR2(OH) |
2.72×10-3 |
由上可见：环氧基越少，越稳定。例如：缩水甘油醚氧丙基三甲烷基硅烷水解后在50 ℃经历4周后胶化（600 Pa·S），而甲基二乙烷基硅烷却能保持水溶，黏度从初始的180 Pa·S升至230 Pa·S。
硅烷偶联剂水解后所缩合的水溶齐聚物比水解的单体分子有更多的硅醇基和有机官能团，在底材和漆膜界面上有更大的结合面积，从而有更大的黏结强度。并且更能消散从高模量底材到低模量漆膜间的应力，从而降低了应力集中的几率，增强了附着力。
