碳黑的基本結(jié)構(gòu)是以碳黑粒子之間集聚成鏈狀或葡萄狀形狀表示的，由凝聚體形成的尺寸、形態(tài)和粒子構(gòu)成的凝聚體組成的炭黑稱為高結(jié)構(gòu)碳黑，目前常用吸油值表示結(jié)構(gòu)性，吸油值越大，碳黑結(jié)構(gòu)性越高，更加容易形成空間網(wǎng)絡(luò)通道，并且不容易破壞。高結(jié)構(gòu)碳黑的顆粒較細(xì)，網(wǎng)狀鏈堆積緊密，比表面積大，單位質(zhì)量顆粒多，有利于在聚合物中形成鏈?zhǔn)綄?dǎo)電結(jié)構(gòu)。其中在眾多碳黑品種中以乙炔炭黑為最佳，粒徑分布寬的炭黑粒子比分布窄的炭黑粒子更具有導(dǎo)電性。

一、碳黑的基本結(jié)構(gòu)

1.碳黑的微觀構(gòu)造

碳黑粒子屬于微晶結(jié)構(gòu)，在炭黑中，碳原子的排列方式與石墨十分相似，是由六角形組成的平面，通常由3~5個(gè)這樣的平面組成一個(gè)微晶。炭黑中的微晶每個(gè)石墨層面中，碳原子的排列是有序的，而相鄰層面間碳原子的排列又是無(wú)序的，所以又叫準(zhǔn)石墨晶體。

2.炭黑的粒徑

炭黑的粒子可低至5nm細(xì)度，通常炭黑粒子不是孤立存在的，而是由多個(gè)粒子通過碳晶層互相穿插，形成鏈枝狀。不同生產(chǎn)方法生產(chǎn)的炭黑粒子的粒徑范圍極廣的，燈黑生產(chǎn)得到的產(chǎn)品相對(duì)粗糙，而氣黑生產(chǎn)的的產(chǎn)品相對(duì)精細(xì)。

用爐黑生產(chǎn)工藝得到的炭黑幾乎所有粒徑范圍相同，同一品種的炭黑，其粒子大小并不完全相同，呈現(xiàn)一個(gè)粒徑分布范圍，通常粒子較細(xì)的品種，粒徑分布都比較窄。

二、碳黑的化學(xué)性質(zhì)

碳黑的生產(chǎn)工藝不同，則表面的化學(xué)性質(zhì)也是有所差別的。大多數(shù)炭黑真實(shí)表面積大于由粒徑計(jì)算出的幾何表面積，這是由于炭黑特別是粒徑小于25nm的炭黑表面存在著許多微孔，導(dǎo)致大多數(shù)炭黑真實(shí)表面積較大。

據(jù)分析，在碳黑的表面檢測(cè)到酚基、醌基、羧基等一些基團(tuán)，這些酸性基團(tuán)在氣黑和氧化爐黑的表面濃度特別的高，在爐黑中可檢測(cè)到吡喃酮結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)決定了爐黑的堿性性質(zhì)。揮發(fā)其含量可判斷表面官能基的濃度，也可測(cè)到炭黑的極性。另外由于炭黑的表面積較大，容易吸附揮發(fā)環(huán)境中的水分，所以炭黑在運(yùn)輸、貯存以及使用過程中要特別注意吸濕問題。

大部分探討導(dǎo)電粒子接觸幾何的研究理論認(rèn)為，炭黑填充量越大，處于分散狀態(tài)的炭黑粒子或炭黑粒子集合體的密度也就越大，粒子之間的平均距離越小，相互接觸的幾率越高，炭黑粒子或炭黑粒子集合體形成的導(dǎo)電通路也越多。

不同極性的高聚物與炭黑組成共混體系的極性越大，炭黑臨界體積分?jǐn)?shù)就越大，這就意味著體系的導(dǎo)電性下降，因?yàn)樘亢诒砻婧泻軓?qiáng)的極性基團(tuán)，基體極性大，作用增強(qiáng)，這時(shí)強(qiáng)度增加，卻妨礙導(dǎo)電粒子自身的凝集，以導(dǎo)致導(dǎo)電性變差。 

但是在多組分基體樹脂與炭黑組成的共混體系中，由于不同基體的極性不同，填充碳黑會(huì)產(chǎn)生偏析現(xiàn)象，這時(shí)導(dǎo)電性能取決于炭黑粒子在偏析相中的濃度和分布狀態(tài)，還取決于偏析相高聚物所占比例。