色素炭黑的生產工藝不同，表面化學性能也不同。大多數色素炭黑的真實表面積大于粒徑計算的幾何表面積。這是因為炭黑表面有很多微孔，尤其是粒徑小于25nm的炭黑。
根據分析，酚基、醌基、羧基等基團可在炭黑表面檢測到，這些酸基團在氣黑和氧化爐黑表面的濃度特別高。吡喃酮結構可在爐黑中檢測到，這決定了爐黑的堿性性質。揮發性含量可以判斷表面官能團的濃度，也可以測量炭黑的極性。此外，由于碳黑表面積大，易吸附揮發性環境中的水分，因此在運輸、儲存和使用過程中應特別注意吸濕。
大部分是關于導電粒子接觸的幾何研究。理論認為，碳黑填充量越大，碳黑顆粒或碳黑顆粒集合體的密度越大，顆粒之間的平均距離越小，相互接觸的可能性越高，碳黑顆粒或碳黑顆粒集合體形成的導電通道越多。不同極性聚合物和炭黑混合系統的極性越大，炭黑臨界體積分數越大，意味著系統的導電性下降，因為炭黑表面含有強極性基團，基極性大，功能增強，然后強度增加，但阻礙導電粒子本身的凝結，導致導電性差。然而，在由多組分基體樹脂和炭黑組成的混合系統中，由于不同基體的極性不同，填充炭黑會產生偏析。此時，導電性能取決于偏析相中炭黑顆粒的濃度和分布狀態，以及偏析相聚合物的比例。
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