色素炭黑的生产工艺不同，表面化学性能也不同。大多数色素炭黑的真实表面积大于粒径计算的几何表面积。这是因为炭黑表面有很多微孔，尤其是粒径小于25nm的炭黑。
根据分析，酚基、醌基、羧基等基团可在炭黑表面检测到，这些酸基团在气黑和氧化炉黑表面的浓度特别高。吡喃酮结构可在炉黑中检测到，这决定了炉黑的碱性性质。挥发性含量可以判断表面官能团的浓度，也可以测量炭黑的极性。此外，由于碳黑表面积大，易吸附挥发性环境中的水分，因此在运输、储存和使用过程中应特别注意吸湿。
大部分是关于导电粒子接触的几何研究。理论认为，碳黑填充量越大，碳黑颗粒或碳黑颗粒集合体的密度越大，颗粒之间的平均距离越小，相互接触的可能性越高，碳黑颗粒或碳黑颗粒集合体形成的导电通道越多。不同极性聚合物和炭黑混合系统的极性越大，炭黑临界体积分数越大，意味着系统的导电性下降，因为炭黑表面含有强极性基团，基极性大，功能增强，然后强度增加，但阻碍导电粒子本身的凝结，导致导电性差。然而，在由多组分基体树脂和炭黑组成的混合系统中，由于不同基体的极性不同，填充炭黑会产生偏析。此时，导电性能取决于偏析相中炭黑颗粒的浓度和分布状态，以及偏析相聚合物的比例。
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