鈦酸酯偶聯劑是20世紀70年代中期發屐起來的,這類偶聯劑在塑料中有相當的效果,但對提高橡膠補強性效果往往不太明顯。這類偶聯劑中,單烷氧基鈦酸酯發展很快,其分子中的單烷氧基可與填料羥基上的活潑氫原子反應,形成化學鍵合,而三個有機長鏈可與聚合物分子發生纏繞,從而將聚合物與填料緊密地結合在一起單烷氧基鈦酸酯偶聯劑中典型的代表是異丙基三異硬脂酰基鈦酸(簡稱TS),其與填料和高聚物作用機理如下式所示

     單烷氧基鈦酸酯在填料表面形成的是單分子層,而不是像硅烷偶聯劑那樣形成多分子層。單分子層的形成可獲得良好的分散性、潤濕性和偶聯效率,并能防止填充體系的黏度増大,保持良好的流動性有利高填充配合。但要注意防止因水解而失去偶聯作用。為了克服單烷氧基鈦酸酯偶聯劑對水敏感的缺點,又發展了單烷氧基磷酸酯型、單烷氧基焦磷酸酯、螯合型、配位體型鈦酸酯類偶聯劑。