碳黑（carbon black），又名炭黑，是一種無定形碳。輕、松而極細的黑色粉末，表面積非常大，范圍從10-3000m2/g，是含碳物質（煤、天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經不完全燃燒或受熱分解而得的產物。比重1.8-2.1 由天然氣制成的稱"氣黑"，由油類制成的稱"燈黑"，由乙炔制成的稱"乙炔黑"。此外還有"槽黑"、"爐黑"。按炭黑性能區(qū)分有"補強炭黑"、"導電炭黑"、"耐磨炭黑"等?？勺骱谏玖?，用于制造中國墨、油墨、油漆等，也用于做橡膠的補強劑。

　　結構炭黑的結構性是以炭黑粒子間聚成鏈狀或葡萄狀的程度來表示的。由凝聚體的尺寸、形態(tài)和每一凝聚體中的粒子數(shù)量構成的凝聚體組成的炭黑稱為高結構炭黑。常用吸油值表示結構性，吸油值越大，炭黑結構性越高，容易形成空間網絡通道，而且不易破壞。高結構炭黑顆粒細，網狀鏈堆積緊密，比表面積大，單位質量顆粒多，有利于在聚合物中形成鏈式導電結構，其中在眾多炭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能賦予聚合物導電性，并用統(tǒng)計方法解釋這個現(xiàn)象。粒徑分布寬的炭黑，少數(shù)大直徑粒子需要數(shù)目巨大，直徑更小的粒子給予補償，相同平均粒徑分布寬的炭黑比分布窄的炭黑有更多的粒子總數(shù)。

　　形成

　　炭黑一般是指碳單質微粒，一般是由于有機物燃燒不充分，其中的氫元素和氧元素轉化為水，而碳元素燃燒不充分，就會脫離分子，形成炭黑。

　　形態(tài)

　　炭黑由炭組成，但通常被定為無機顏料類。炭黑是烴類經氣相不完全燃燒或熱裂解而成的黑色粉末狀物質。由于生產工藝的不同，通過不同的工藝條件可得到各種性質不同的產品。

　　1） 炭黑的微觀構造

　　炭黑粒子具有微晶結構，在炭黑中，碳原子的排列方式類似于石墨，組成六角形平面，通常 3~5個這樣的層面組成一個微晶，由于炭黑微晶的每個石墨層面中，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序的，所以又叫準石墨晶體。

　　2） 炭黑的粒徑

　　顏料炭黑的粒子細度可低至5 nm，一般說來，炭黑粒子不是孤立存在的，而是多個粒子通過碳晶層互相穿插，形成鏈枝狀。不同生產工藝可得到粒徑范圍極廣的炭黑粒子，燈黑生產工藝得到的產品相對粗糙，而氣黑生產工藝可得到精細的產品。

　　用爐黑生產工藝可得到幾乎所有粒徑范圍的炭黑，同一品種的炭黑，其粒子大小并不完全相同，呈現(xiàn)一個粒徑分布范圍。一般來說，粒子較細的品種，粒徑分布較窄。

　　3主要性質化學性質

　　炭黑的生產工藝不同，則表面的化學性能也有差別。大多數(shù)炭黑的真實表面積大于由粒徑計算出的幾何表面積。這是由于炭黑特別是粒徑小于25nm的炭黑表面存在許多微孔。

　　據分析，可在炭黑表面檢測如酚基、醌基、羧基等基團，這些酸性基團濃度在氣黑和氧化爐黑的表面特別高。在爐黑中可檢測到吡喃酮結構，這種結構決定了爐黑的堿性性質。揮發(fā)份含量可判斷表面官能團的濃度，也可測得炭黑的極性。另外由于炭黑的表面積較大，容易吸附揮發(fā)份環(huán)境中的水分，所以炭黑在運輸，貯存及使用過程中要特別注意吸濕問題。

　　大部分都是探討導電粒子接觸的幾何學研究。該理論認為，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越大，粒子間的平均距離越小，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，炭黑臨界體積分數(shù)就越大，意味著體系的導電性下降，因為炭黑表面含有很強的極性基團，基體極性大，作用增強，這時強度增加，卻妨礙導電粒子自身的凝集，以致導電性差。 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，填充炭黑會產生偏析現(xiàn)象，這時導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。

　　黑度

　　黑度是指炭黑所具有的黑色呈現(xiàn)強度。炭黑作著色時，黑度主要基于對光的吸收，對于特定濃度的炭黑，炭黑越細小，則光吸收程度越高。黑度除了受炭黑內部的光吸收外，也受由于粒子表面幾何機構的影響而產生了具有增亮效應的光散射，這會降低黑度。隨著粒徑的減小，光散射程度降低。只有對于很細的炭黑，提高炭黑的濃度才能提高黑度，對于粗大的炭黑，具支配因素的光散射程度因炭黑數(shù)增加而提高，黑度反而相應降低。

　　著色強度

　　著色強度可以理解為抵消白色顏料增白能力的效果。著色強度也是隨著原生粒子的粒徑減小和結構的減小而提高。

　　色調

　　"炭黑粒子"的光散射程度，隨著粒徑的減小而降低，除了影響增光效應，也影響色調，原因如下：　當可將光穿過一主色為黑色的著色層時，短波的藍光比長波的紅光的散射效應更強烈。炭黑越細，這種效應越顯著。紅光成分由于散射損失較小，因此進入著色層的深度大一些。藍光總體散射強烈，在相反方向，即后方的散射也強烈，于是又從著色層中反射出來。當觀察反射過程時，經細炭黑著色的出現(xiàn)藍色色調，會給人黑度更高的感覺。如果炭黑粗大，則相應地呈現(xiàn)棕色色調。　當觀察透射過程時，相同的著色層（不完全透明的薄膜）的色調關系正好相反，隨著粒徑的減小，散射較強的藍光穿過著色層的深度較小，即藍光穿過著色層至另一面成分較少，從另一面穿出來。因此，由于在觀察的那一面缺少藍光成分，著色層在透射過程中觀察時，便呈現(xiàn)棕色色調?！‘斠遭伆追壅{灰（灰色色調）時的情形，與在透射過程中觀察主色的著色狀況相似，光線在含有黑色顏料塑料片中的白顏料中來回散射，越小粒徑的炭黑，會使可見光內藍光的散射越強，因此較多其余的紅光部分便透射過來，呈現(xiàn)出帶黃色色調的灰色，相反地，如著色時用粗粒徑的炭黑，尤其是較為粗大的燈黑，則會得到帶藍色色調的灰色。

　　分散性

　　顏料黑越細，炭黑聚集體之間接觸點便越多，結果它們之間內聚力越強，當把顏料黑摻入料，即開始進行始炭黑均勻分布時，則對分散要作的功便大，以把炭黑粒子分隔開來，最終達到最高的黑度和著色。與高結構炭黑相比，低結構炭黑較有可能達到高的濃度，但在分散過程中卻因此需要較大分散力。炭黑的分散性能受結構程度的影響，由于高結構炭黑具有良好的分散性能，所以其著色強度也就自然較強。

　　在使用粉狀炭黑時，會出現(xiàn)分散及令人頭疼的灰塵問題，因此，可使用母粒或漿狀物。

　　預制炭黑的價格要比單純使用顏料黑要高，但若考慮到清潔的工序、高的效率及技術投資少的優(yōu)點，炭黑制劑是有其價值的。

　　光穩(wěn)定性

　　光會使塑料老化，尤其是陽光中的紫外線會加速塑料的老化。在配合運用有機紫外光吸收劑和抗氧化劑可使壽命延長。然而顏料黑仍然被認為是最好的紫外線穩(wěn)定劑。

　　顏料黑作為紫外光吸收劑，主要用作延長塑料制品在戶外使用壽命。

　　濃度為0.5%的小粒徑炭黑（20 nm）與2%的相對粗粒徑的炭黑（95 nm）。差不多具有同樣的光保護作用。