目前，白炭黑的工業生產以沉淀法為主，所生產出的白炭黑表面含有大量羥基等極性基團，導致其極易吸附水分子、分散性較差、易發生二次聚集等問題，從而影響白炭黑的工業應用效果。因此，白炭黑在工業應用前大多需要進行表面改性處理，以提高其工業應用性能。
現階段，白炭黑化學表面改性主要有表面接枝改性、偶聯劑改性、離子液改性、大分子界面改性及并用改性等，各改性工藝雖然均具有各自的優勢及特點，但目前在工業應用上主要是以偶聯劑改性為主。
1、白炭黑表面接枝改性
表面接枝改性法的原理是通過化學接枝法在白炭黑的表面接枝與基體聚合物(如橡膠)性質相同的大分子聚合物，一方面能夠增強粒子與基體之間的作用力并改變粒子表面的極性，另一方面也能提高白炭黑自身的分散性。
適合接枝分子量較小的聚合物，接枝的聚合物分子量較高時條件苛刻。
2、白炭黑偶聯劑改性
偶聯劑改性的原理是利用偶聯劑上的部分官能基團與白炭黑表面的羥基發生化學反應，以此改變白炭黑表面的基團結構和分布來提高與基體的相容性以及自身的分散性。偶聯劑改性具有改性效果好、反應可控性高等優點，是目前應用最廣的改性方法之一。
目前使用較為廣泛的偶聯劑有硅烷偶聯劑、硅氧烷偶聯劑和硅氮烷偶聯劑等。在實際應用中偶聯劑改性的主要工藝分為混合反應、冷卻分離、重復洗滌和沉淀四個步驟。
3、白炭黑離子液改性
離子液體也稱室溫離子液體，是由有機陽離子與有機或無機陰離子構成，在100℃以下呈液態的熔鹽。離子液改性是采用離子液體改性劑代替傳統的有機相改性劑來改性白炭黑，離子液相較于傳統有機相改性劑具有室溫下呈液態、導電性強、穩定性高和溶解性好等優勢，且其不揮發、不易產生污染，更加符合綠色生產的要求，但改性效果較差。
離子液改性工藝流程較為簡單，在白炭黑和離子液的混合體系中加入一定量的無水乙醇后再放入恒溫水浴箱中反應，待反應充分后干燥即可得到改性白炭黑。
4、白炭黑大分子界面改性
大分子界面改性所用的改性劑是一種含有極性基團的大分子聚合物，在與白炭黑粒子的改性反應過程中，大分子界面改性劑的分子主鏈能夠在引入較多極性環氧基團的同時保持基本的主鏈結構，以此提高白炭黑粒子與基體之間的相容性，達到較好的界面改性效果。該方法能夠和偶聯劑相互協同補強基體，但單獨使用時補強效果較低。
5、白炭黑并用改性
并用改性是通過白炭黑與其他材料并用改性，結合各自優勢以提高橡膠制品整體性能。該方法能夠結合兩種改性劑的優勢增強基體的綜合性能，但改性效果與改性劑配比密切相關。
例如，炭黑和白炭黑都是橡膠工業良好的補強劑，其中炭黑是橡膠工業最常用的補強劑之一，炭黑的特殊結構可以增強橡膠材料的拉伸和撕裂強度并改善其耐磨、耐寒等性能;而白炭黑作為補強劑可以顯著提高橡膠制品的滾動阻力和抗濕滑性等，但其單獨使用效果不如炭黑。大量研究表明，炭黑和白炭黑并用作為補強劑可以結合二者優勢提高橡膠制品的整體性能。
