炭黑的结构从实际拍照的炭黑电子显微镜片可以明显看出,橡胶用炭黑除热裂炉黑之外,都是若干粒子熔结在一起的。即炭黑是以聚集体状态存在。炭黑的结构是指聚集体的大小、形状、聚集体中的粒子数以及连接紧密程度的总和。炭黑结构高低以单位质量的炭黑所吸收的DBP(邻苯二甲酸二丁酯)的毫升数来表示。炭黑的结构对填充橡胶的性质有很大影响。例如,提高炭黑的结构程度时,最显著的效果是增加混炼胶的粘度降低混炼胶的口形膨胀率,使胶料压出品表面光滑,增加硫化胶的定伸应力和硬度,影响拉伸强度和滞后损耗。
炭黑结构形成有如下过程:炭黑在生成时,油滴脱氢生成核心并以核心增长,同时粒子粘结并增长成为链状“聚集体”。每种炭黑的粒子和聚集体的大小尺寸,有一个分布范围。聚集体的形状是多样的,有接近于球形的,有接近于椭球形的,还有呈分支纤维状的。聚集体的形态特征在橡胶的混炼及加工过程中能保留于橡胶中。

大部分不被剪切力所破坏。这种聚集体就是炭黑的稳定结构或一次结构(永久结构),它在橡胶中是不可再分散的个体,是炭黑存在的基本单元。此外炭黑的单个聚集体还有相互附集的趋向,这种附聚力为近程范德华力,在干炭黑聚集体之问表现得特别显著。这种附聚力使干炭黑成为疏松的结构,也能抵抗很大的压力。这种状态称为附聚体。它构成了炭黑的二次结构(暂时结构)。