炭黑的主要成分是碳，只有少量的氮和氧，具有“准石墨”晶体结构和胶体粒径范围的黑色粒状物质，其结构类似于石墨，但是其六边形层结构的间距远大于石墨层结构的间距，而且层与层之间没有键连接。因此，人们称炭黑具有“准石墨”晶体结构。
炭黑在塑料中的应用
着色
炭黑是塑料行业最主要的黑色颜料。衡量炭黑着色能力的指标称为黑度，即某种炭黑具有的黑色呈现强度。当用炭黑对某种塑料着色时，如果光反射越强，黑度越小，反之黑度越大。一般的着色仅仅需要足够的炭黑加入量，即可以达到期望的黑度，通常范围是加料量的0.5%～3.0%。工程塑料或ABS汽车模塑料的外观黑度等级较高，一般需用最大黑度的炭黑，而聚乙烯垃圾袋等日用塑料制品，仅需要中等的黑度。
炭黑粒子尺寸、表面积和结构对炭黑的着色能力均有一定的影响。一般来讲，小尺寸炭黑可以产生较深的颜色，表面积高的炭黑可获得最大的光吸收效果，得到最佳黑度和色调强度。结构对颜色的影响与粒子尺寸效应类似，即低结构炭黑黑度高，高结构炭黑黑度低。黑度随着粒径的减小而增大，但着色力随着粒径的增加却出现峰值。
抗紫外线
塑料最终产品必须防止紫外线照射，聚烯烃、聚氯乙烯（PVC）等塑料暴露于紫外线中会加速其物理和化学性能降解。塑料吸收紫外光，该光提供了能量破坏接近表面的分子键，导致与氧发生自由基反应，攻击其他分子，开始链反应。
因此暴露于紫外线的塑料需要添加光稳定剂。最大限度减小这种影响，这是防止塑料老化的重要施，而炭黑就是一种廉价的高效光稳定剂。炭黑抑制多种聚合物紫外线降解的机理为：首先由于炭黑的黑色，它吸收了破坏性的辐射能；其次炭黑有如自由基陷阱，它捕集降解产物而这些降解产物的作用如同降解的催化剂。
与其他光稳定剂相比，炭黑光稳定效果尤为突出，特别在自然气候条件下更有助于保持聚乙烯的断裂伸长率。原生颗粒尺寸决定UV的吸收效率，原生凝集体尺寸决定炭黑散射能力，随着粒子尺寸减小，紫外线吸收增加。直到粒子尺寸达到20nm为止，对于小于20nm的粒子向紫外线散射增加、直至被吸收。
增加导电性
炭黑的电阻远低于塑料的电阻，因此炭黑适用于低电阻性塑料，提供抗静电、半导电或导电性能。导电炭黑适用于磁带涂覆、医用设备（要求抗静电）、半导电铰合屏蔽电缆、电磁接口（EMI）屏蔽罩以及需要较高导电率的录像带。炭黑加入量是影响导电混合物导电性的一个重要因素，通常高加入量可以增加导电性。导电性等级是必须考虑的重要因素，因为采用性能超过要求的炭黑会对塑料体系的物理性能产生有害的影响。
