תכונות פיזיקליות וכימיות של פחמן שחור

פחמן שחור שונים נבדלים בעיקר בשטח הפנים (או בגודל החלקיקים), במורפולוגיה המצרפית, בהתפלגות המסה של חלקיקים ואגרגטים ובהרכב הכימי.
שטח פנים:
אחת התכונות החשובות המשמשות לזיהוי וסיווג פחמן שחור. שטח הפנים נמדד באמצעות שיטות ספיחה של גז או שלב נוזלי. שיטת הקביעה הקלאסית ביותר היא שיטת ספיחת חנקן בטמפרטורה נמוכה (שיטת BET). מכיוון שמולקולות חנקן קטנות יחסית ויכולות להיכנס למיקרו-נקבוביות של פחמן שחור, התוצאות הנמדדות בשיטה זו מייצגות את שטח הפנים הכולל של פחמן שחור. בשנים האחרונות נחקרו בהצלחה שיטות ספיחת מקרומולקולות (כגון CTAB). מכיוון שמקרומולקולות אינן יכולות להיכנס למיקרו-נקבוביות, תוצאות המדידה מייצגות את שטח הפנים החיצוני של פחמן שחור, כלומר, שטח הפנים ה"חלק". רוב הפחמן השחור מגומי אינם נקבוביים, כך שתוצאות מדידת ה-BET תואמות את תוצאות המדידה של CTAB. עבור כמה פיגמנטים, פחמן שחור משמש. ההבדל בין שתי מדידות שטח הפנים מייצג את החספוס או הנקבוביות של הפחמן השחור. שיטת מדידה נוספת, שיטת ספיגת היוד, נמצאת בשימוש נרחב גם בבקרת ייצור ובסיווג מוצרים. זה פשוט ומהיר, אבל תוצאות המדידה מושפעות ממידת החמצון של משטח הפחמן השחור.
מִבְנֶה:
המאפיין החשוב השני של פחמן שחור. המבנה של פחמן שחור תלוי בגודל המצרף, בצורתו ובמספר והמסה הממוצעת של חלקיקים למצרף. מאפיינים אלה משפיעים כולם על מצב האריזה של אגרגטים ועל נפח הריק של אבקות. בדרך כלל, המבנה של פחמן שחור מתבטא בערך ספיגת שמן DBP (דיבוטיל פתלט, דיבוטיל פתלט). ערך DBP של פחמן שחור לאחר דחיסה 4 פעמים ב-170MPa נהוג לכנות ערך ספיגת שמן דחיסה או ערך 24M4DBP. ערך ספיגת שמן הדחיסה משקף בצורה אמיתית יותר את מצב אגרגטים פחמן שחור בתרכובת הגומי.