硅烷偶联剂的分子式一般可用RnSiX，n<4自然数，通式来表示。其特点是分子中具有两种以上不同的反应基团，其中R基团是非水解的可与有机物反应的基团，如乙烯基、烯丙基、氢基、环氧基、琉基、丙烯酰氧丙基等。X基团是可水解的基团，它是与无机材料反应不可缺少的基团，如甲氧基、乙氧基、酰氧基、芳氧基、叔丁过氧基、氯等，它们水解以后生成Si-OH基，而与无机材料如玻璃、白炭黑、金属等缩合。硅烷偶联剂KH590结构如下：
【偶联机理】[2]
硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂KH590在提高复合材料性能方面具有显著的效果。但迄今为止，还没有一种理论能解释所有的事实。常用的理论有化学键理论、表面浸润理论、变形层理论、拘束层理论等。其中前两种理论较为普遍。
1.化学键理论
在硅烷偶联剂的偶联机理中，化学键理论是最主要的理论。该理论认为，硅烷偶联剂含有反应性基团，它的一端能与无机材料表面的羟基或金属表面的氧化物生成共价键或形成氢键，另一端与有机材料形成氢键或生成共价键；从而将无机材料和有机材料的界面有机地连接起来，提高复合材料的各项性能。此外有研究认为硅烷偶联剂在有机材料和无机材料之间的作用，除了化学键和氢键之外，还存在色散力。
2.表面浸润理论
硅烷偶联剂的表面能较低，润湿能力较高，能均匀地分布在被处理表面，从而提高异种材料间的相容性和分散性。硅烷偶联剂的作用在于改善了有机材料对增强材料的润湿能力。实际上，硅烷偶联剂在不同材料界面的偶联过程是一个复杂的液固表面物理化学过程。首先，硅烷偶联剂的粘度及表面张力低、润湿能力较高，对玻璃、陶瓷及金属表面的接触角很小，可在其表面迅速铺展开，使无机材料表面被硅烷偶联剂湿润；其次，一旦硅烷偶联剂在其表面铺展开，材料表面被浸润，硅烷偶联剂分子上的两种基团便分别向极性相近的表面扩散，由于大气中的材料表面总吸附着薄薄的水层，一端的烷氧基便水解生成硅羟基，取向于无机材料表面，同时与材料表面的羟基发生水解缩聚反应；有机基团则取向于有机材料表面，在交联固化中，二者发生化学反应，从而完成了异种材料间的偶联过程。
【选用原则】[2]
在硅烷偶联剂分子包括硅烷偶联剂KH590中，既有亲有机材料的有机基团，又有亲无机材料的可水解基团。其中有机基团对制品的性能影响很大。只有当有机基团能与相应的有机材料反应时，才能提高复合材料的性能。当硅烷偶联剂中的有机基团为非反应性的烷基或芳基时，对极性有机材料不起作用；但可用于非极性材料中。在选择硅烷偶联剂作复合材料的助剂时。除需考虑硅烷偶联剂有机基团的反应性之外。还应考虑硅烷偶联剂与有机材料的相容性以及对胶料贮存稳定性的影响。有时，采用复合硅烷偶联剂或硅烷偶联剂与多种化合物的反应产物效果会更好。
【应用】[4]
1、制备硅氢加成催化剂
以巯丙基三甲氧基硅烷为起始原料，合成4，7二硫杂烷基三甲氧基硅烷，用于合成含有多齿配位基的硅单体，其聚合物与铂的配合物是一类很好的烯烃硅氢加成催化剂。
2、医学上用作不锈钢支架表面的硅烷化处理
经皮冠状动脉介入治疗术(PCI)，是广泛应用于临床的冠心病重建血运的最有效方法之一，但早期的裸支架再狭窄率较高，目前临床广泛应用的药物洗脱支架虽然再狭窄率明显下降，但易于形成血栓。在血栓形成的过程中，材料表面的物理化学特性及材料的血液相容性也是一个重要因素。用硅烷偶联剂KH590对316L不锈钢裸金属支架表面进行硅烷化处理，其接触角巯丙基三甲氧硅烷亲水涂层支架为40°，得到了良好的抗血栓特性。
3、制备单层膜
采用分子自组装技术在羟基化的玻璃基片表面制备硅烷偶联剂KH590单层膜，研究结果表明，当组装该单层膜后，基片表面的磨擦系数由无膜时的0.85降到了0.19，说明可以降低基片的摩擦系数，并且在较低载荷下具有较好的耐磨性能。
4、制备色谱固定相
硅烷偶联剂KH590与乙烯基三甲氧基硅烷发生加成反应，合成一种双硅氧烷偶联剂，制得一种含硫醚桥基的新型色谱固定相。该固定相具有明显的反相色谱性能，在色谱分离和样品的前处理方面有较好的应用前景。
5、紫铜表面处理
紫铜导电、导热性好，应用广泛，但在潮湿和腐蚀介质中，紫铜易被腐蚀，表面会发生严重变色，使其性能降低。在其表面制备一层有机硅薄膜是一种有效的防腐蚀表面处理办法。硅烷偶联剂KH590因其分子结构中含有巯基(SH)官能团，巯基可以与铜基底直接作用形成CuS键，因而能显著提高硅烷分子与铜基底结合力和所得硅烷薄膜对铜基底的保护效率。与有机缓蚀剂薄膜，如苯并三氮唑相比，有机硅薄膜不仅有优异的防腐蚀性能，而且作为有机涂覆前的预处理，能显著提高硅烷分子与铜基底结合，且环境友好，可以替代传统铬酸盐、磷酸盐等预处理方法，以应对日益严格的环保法规。
6、制备贵金属钯的高效选择性吸附剂
以钯为代表的贵金属催化剂已被广泛应用于药物及其中间体的合成，由于贵金属的潜在毒性，研究开发药品中钯的去除技术是制药工业中的一项重要课题。巯基官能团化的硅胶吸附剂由于其出色的吸附选择性的吸附容量受到人们的重视。原子层沉积技术是微电子工业中广泛采用的薄膜制备方法，它利用前躯体蒸气在材料表面的化学吸附反应，可生成具有高阶梯覆盖率和良好厚度均匀性的薄膜，其配体的表面键合率均高于有机溶剂介质法。采用原子层沉积技术，使硅烷偶联剂KH590等气化，并在三乙胺的催化作用下，分别将其键合于多孔硅胶表面，制得贵金属钯的高效吸附剂。
【合成】[5]
以硫脲和3-氯丙基三甲氧基硅烷为原料、石油醚为溶剂、KI为催化剂、乙二胺为中和剂制得硅烷偶联剂KH590。具体方法为：将800g3-氯丙基三甲氧基硅烷、480g硫脲、300g石油醚及10g碘化钾，依次投入2000mL的四口烧瓶中，加热回流，温度控制在110℃左右，反应15h，取样检测，经气相色谱分析3-氯丙基三甲氧基硅烷质量分数小于0．5％时冷却至90cC左右，滴加115g乙二胺，0.5h滴完，滴完后继续反应1.5～2h，控制温度在110℃反应结束，冷却至室温，倒出上层液体，经蒸馏后得硅烷偶联剂KH590。
【主要参考资料】
[1]邬继荣;陈利民;许文东.新型硅烷偶联剂研究进展.化工生產與技術,2009,16.4:48-50.
[2]陈世容;瞿晚星;徐卡秋.硅烷偶联剂的应用进展.有机硅材料,2003,17.5:28-31.
[3]杨育珍；何胜刚.有机硅烷偶联剂及其应用.化学工程师，1994，5：40-42.
[4]郭学阳;张云玲;郭祥荣;庄青;王晓丽;王亮;熊激光;朱浩慧;孙江艳;于庆展;单宝来;房菲菲;王欣鹏.一种γ-巯丙基三甲氧基硅烷的合成方法.CN201210124543.5，申请日2012-04-25
[5]吴建伟;闫磊.硫脲法制备γ-巯丙基三甲氧基硅烷.有机硅材料,2016,30.6:457-459.