炭黑是由烃类化合物经热分解而生成的。当原料为天然气（其组分以脂肪烃为主）时，则形成碳的六元环；当原料为重油（芳香烃含量较高）时，因已含有碳的六元环，则进一步脱氢缩合形成多环式芳香族化合物，从而生成碳原子的六角形网状结构层面，这种层面3-5个重叠则成为晶子。炭黑的球形粒子就是由几组没有一定标准定向的这种晶子所组成的无定形结晶体。晶子周围含有不饱和的自由键，这种键使炭黑粒子彼此凝聚，形成多少不等的分支小链，此即称做炭黑的结构。
炭黑的结构因制法不同而异，一般炉法炭黑的结构高于槽法炭黑，乙炔炭黑的结构最高，此外，炭黑的结构还受原料的影响，原料的芳香烃含量高，则炭黑的结构就高，收率也高；反之，则结构低，收率亦低。炭黑粒子直径愈小，结构也愈高。在同一粒径范围内，结构愈高，压出愈易，而且压出品表面光滑，收缩小。炭黑的结构可由吸油值大小来衡量，在粒径相同的情况下，吸油值大表示结构高，反之则表示结构低。高结构的炭黑在合成胶中难于分散，但是柔软的合成胶需要模数较高的炭黑来提高它的强力，细粒子高结构炭黑能够提高胎面胶的耐磨耗性。低结构炭黑的优点是扯断强力高，伸长率大，定伸强力低，硬度小，胶料柔软，生热也较小，但是耐磨性能比同粒度高结构炭黑差。
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