钛酸酯偶联剂和氢氧化镁颗粒表面可以释放氢原子的基团(表面羟基或结合水、结晶水、化学吸附水和物理吸附水的羟基)发生化学反应，主要是Ti-O键的形成。经过钛酸酯偶联剂处理后，氢氧化镁表面覆盖了一层长链的有机分子层，表面亲水性变为疏水性，吸水性下降，改善了氢氧化镁同有机相的相容性、润湿性和粘结性，同时物理性能和机械加工性能也得以提高。
当钛酸酯偶联剂含有带支链结构或双键的长链集团时，在复合材料中能与高聚物发生更强的缠绕或化学交联，使复合材料的性能明显提高。处理氢氧化镁常用的钛酸酯偶联剂有异丙基三异十八酰钛酸酯，适宜的聚合材料有PP、PS；异丙基三(十二烷基苯磺酰基)钛酸酯，适宜的聚合材料有PP、PE、ABS、PS。