硅溶胶的改性方法有化学改性及物理共混两种：化学改性可得到更优异的性能，而后者则因无化学键形成而稳定性较差。常见的化学改性方法有金属离子改性、硅烷偶联剂改性。
金属离子改性
这种方法是用金属离子对硅溶胶表面进行改性，可有效改善溶胶的稳定性，制得高稳定性的硅溶胶。其改性原理是：在溶胶中添加多价金属氢氧化物或金属氧化物，胶粒表面部分的硅羟基被金属离子所置换，金属离子起到稳定剂的作用。
其中，研究较多的有铝改性、硼改性硅溶胶。
改性的目的的让带负电的无机微粒加入，使硅溶胶的电负性得到提高，从而使硅溶胶的稳定性大幅提高。此外，硅溶胶经金属改性后，金属离子进入固定层，使电位降低，胶团水化层变薄，从而有效降低了硅溶胶的凝胶浓度，使干燥速率增加，故可利用这种性质来制备快干涂料。
通过金属离子改性后，硅溶胶在不同PH体系中凝胶程度降低，稳定性大幅提高，粒径细小均匀，比表面积更大，可用于多种行业的微粒助留、助滤体系，以及用于给一些材料附加一定的疏水性、抗静电性和阻燃性等，提高综合性能。
硅烷偶联剂改性
这种方法是结合无机与有机的特性对材料进行改性，无机材料具有高强度、高硬度和良好的耐老化性能等优点，但存在质脆、韧性差和表面功能基团相对单一等缺点；有机材料通常具有良好的弹性、韧性和可加工性等优点，但存在不耐高温、抗老化性能差和耐溶剂稳定性欠佳等缺点。
通过硅烷偶联剂将硅溶胶进行改性（使无机Si和有机组分进行链接），从而有效防止了硅溶胶粒子的团聚，制得的有机-无机杂化材料兼具有机、无机材料等优点，甚至产生了单一材料所不具备的新性能（可满足某些特殊的使用要求）。
硅烷偶联剂改性硅溶胶在有机相中的分散性变好，表面柔韧性、强度和疏水性等均有所增强，目前已广泛应用于涂料、分离膜及纳米复合材料等领域，在光电材料、涂料、陶瓷材料和生物医药等领域中具有广阔的应用前景。在涂料中加入改性硅溶胶，可显著提高涂层的加工性能、柔韧性和强度等理化性能。
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