由于在二氧化硅表面存在有羥基，相鄰羥基彼此以氫鍵結合(如圖所示)，孤立羥基的氫原子正電性強，易與負電性原子吸附，與含羥基化合物發生脫水縮合反應，與亞硫酸氯或碳酞氯反應，與環氧化合物發生酯化反應。表面羥基的存在使表面具有化學吸附活性，遇水分子時形成氫鍵吸附。二氧化硅表面是親水性的，無論氣相法或沉淀法都是如此差異僅是程度不同。這導致了在與聚合物基體配合時相容性差，在配合膠料內對硫化促進劑吸附而遲延硫化。此外，二氧化硅比表面積大、粒徑小，在與聚合物配合時難混入、難分散。在空氣中易飛揚，儲存與運輸皆不便。改性的目的就是改變二氧化硅表面的物化性質，提高粒子與聚合物分子間相容性，增強填料與聚合物之間交互作用，改善加工工藝性能，提高填料的補強性能。對二氧化硅改性的原理是基于其表面羥基易與含羥基化合物反應、易吸附陰離子的特點，因此，常使用脂肪醇、月女、脂肪酸、硅氧烷等對其改性。

2、表面改性方法

表面改性分為熱處理和化學改性處理。

（1） 熱處理

熱處理后二氧化硅表面吸濕量低，且填充制品吸濕量也顯著下降，其原因可能是由于高溫加熱條件下原來以氫鍵締合的相鄰羥基發生脫水而形成穩定鍵合，從而導致吸水量降低，此種方法簡便經濟。

（2）化學改性處理

使用脂肪酸或聚合物改性二氧化硅表面，由于上述改性劑的改性效果不同，即使用同一種改性劑，其改性效果也可能因硫化體系不同或由于二氧化硅制備工藝不同而有差異。有機硅烷改性二氧化硅表面是一種最常用、最傳統的改性方法。硅烷偶聯劑是一種具備雙反應功能的化學物質，能使聚合物/填料的結合界面成為化學鍵結合，顯著提高了填料補強性能硅烷偶聯劑為單體硅化合物，分子式中含易水解基團(如烷氧基、過氧基)能夠與填料粒子表面的羥基鍵合。分子式中的親油基(如苯基、氯基、多硫基、硫醇基、氨基、烷基、乙烯基)能與被填充聚合物分子鏈發生反應。使用硅烷偶聯劑改性二氧化硅表面.由于不同工藝條件制備的二氧化硅表面結構特性及物化特性不同，偶聯劑的分子結構各異，膠料品種多樣，使改性二氧化硅填充膠的綜合性能改善程度不同。