Les principaux paramètres fondamentaux définissant les divers grades de noir de carbone commercialisés sont la taille des particules élémentaires et celles agrégées ou agglomérées (finesse de la poudre, structure) et la surface spécifique.

Plus la structure des agrégats ou agglomérats est complexe, plus la dureté, la conductivité électrique, la dispersabilité augmentent ainsi que la viscosité de l’élastomère. La structure est déterminée par absorption de phtalate de dibuthyle (Oil adsorption). La quantité de DBP absorbée par 100 g de noir de carbone est déterminée selon la méthode ASTM D-2414.
Ainsi, un noir de carbone à indice DPB bas a une faible structure constituée d’un petit nombre de particules primaires qui ont fusionné de manière compacte : ce noir donnera un aspect laqué et brillant au produit fini. Un indice DPB fort est synonyme d’un noir de carbone à haute structure constitué de nombreuses particules élémentaires aux ramifications, branches, chaînes ou chapelets abondants : un tel noir diminuera l’aspect brillant du produit fini.
Pour une même surface spécifique, un noir à structure complexe (nombreux agglomérats) conduira à une pâte plus visqueuse et moins colorée qu’avec un noir à faible structure.
Typiquement, les noirs commercialisés ont un indice d’adsorption DPB compris entre 45 et 400 mL pour 100 g de noir.

La taille des particules est mesurée par microscopie électronique à transmission selon la méthode ASTM D-3849. Plus la taille des particules est petite, meilleure est la dispersabilité de la poudre dans la matrice polymère.

La surface spécifique peut être déterminée par adsorption d’azote (méthode BET). Elle représente l’aire disponible pour adsorber une monocouche de molécules. La surface spécifique d’un noir de carbone est comprise entre 10 m².g^-1 pour des particules de taille grossière et 500 m².g^-1 pour de fines particules. Elle joue un rôle important car elle influence la viscosité. En effet, les grades à forte surface spécifique ont plus de difficulté à se disperser à cause du nombre élevé de points de contact entre les agrégats. Ils demandent un agent de dispersion en grande quantité et forment alors une pâte plus visqueuse. Pour un niveau de structure identique, plus la taille de la particule est fine, plus la surface spécifique est importante ce qui conduit à un pouvoir colorant en masse et en dépôt plus grand.
De même, pour un même niveau structural, plus la surface spécifique est élevée, plus les fines particules de noir sont bons conducteurs électriques.

Cependant, d’autres indices d’adsorption servent à classer les qualités de noirs. Ainsi, l’indice d’iode (ASTM D-1510) exprime la quantité d’iode adsorbé en milligramme par gramme de noir de carbone et est à relier avec le pouvoir renforçant du noir. Aussi, la dispersion augmente quand l’indice d’iode diminue.

L’adsorption de bromure de triméthylcétylammonium (CTBA) suivant la norme ASTM D-3765 s’exprime en m².g^-1 et caractérise la microporosité du matériau.

Le pouvoir teintant (Tint strength) permet d’avoir accès à la réflectance d’une pâte faite avec le noir selon la méthode ASTM D-3265. Elle découle de la structure du noir.

La densité de cette charge carbonée doit être suffisamment élevée pour faciliter la manipulation. Si tel n’est pas le cas, un mécanisme de densification peut intervenir sous flux d’air sec ou humide pour former des grains sphériques plus denses. Classiquement, la densité apparente varie de 330 à 700 kg.m^-3.

Le taux de cendres (ASTM D-1506), la quantité d’impuretés et la teneur en soufre sont aussi des paramètres importants à prendre en considération. Ainsi la quantité d’impuretés présentes à la surface du noir qui peuvent être extraites au toluène est un bon indicateur de pureté. Les tests associés à ce paramètre sont :
- la décoloration au toluène (ASTM D-1618) mesurée par la transmission en lumière UV : plus le pourcentage de transmission est élevé, plus le produit est dépourvu d’impuretés solubles dans le toluène,
- l’extraction au toluène : plus la valeur est faible, plus le noir est "propre".

Il faut noter que plus la taille des particules est faible, plus les performances attendues en tant que charge de matière plastique sont bonnes. Aussi, il est primordial de disperser convenablement le noir de carbone pour profiter de ses effets, notamment sur le vieillissement et l’opacité du matériau. Il faut répartir uniformément les unités de noir et éviter la formation de gros agglomérats qui rendrent inefficace la protection anti-UV : les amas de noir dispersent la lumière au lieu de l’absorber.

Un facteur à prendre en compte est la mise en forme de la charge carbonée. Les noirs de carbone existent en poudre (fluffy form), en granulés ou extrudés. Les granulés et extrudés sont plus faciles à stocker, manipuler et transporter que la poudre. Ils génèrent moins de poussières et sont donc plus propres à l’usage et demandent moins de précaution de manipulation. Néanmoins, il est plus difficile de disperser correctement des granulés.