有机化合物的热氧化过程是一系列的自由基链式反应，在热、光或氧的作用下，有机分子的化学键发生断裂，生成活泼的自由基和氢过氧化物。氢过氧化物发生分解反应，也生成烃氧自由基和羟基自由基。这些自由基可以引发一系列的自由基链式反应，导致有机化合物的结构和性质发生根本变化。抗氧剂的作用是消除刚刚产生的自由基，或者促使氢过氧化物的分解，阻止链式反应的进行。能消除自由基的抗氧剂有芳香胺和受阻酚等化合物及其物，称为主抗氧剂；能分解氢过氧化物的抗氧剂有含磷和含硫的有机化合物，称为抗氧剂。
抗氧剂是一类化学物质，当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，又被称为“防老剂”。
大多数防老剂多少都具有上述作用只是程度不同而已。所以只能按其主要作用进行分类，如按防老剂的化学结构分类，可分为如下几类:
胺类防老剂的防护效果为，也是发现早、品种多的一类。
重要的芳香胺类抗氧剂有：二苯胺、对苯二胺和二氢喹啉等化合物及其物或聚合物，可用在天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶和异戊橡胶等制品中。
过氧化物分解型抗氧剂
这类抗氧剂主要是各种金属（如铜、锌、钼和锑等）的烷基硫代磷酸类化合物和氨基甲酸类化合物，都具有一定的抗氧化能力，多用于内燃机油中，主要起抗磨、减摩、抗氧和极压作用。特别是二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）产品，具有良好的抗氧抗腐蚀性能及一定的抗磨性和抗极压性能。自从问世以来，一直是发动机油和工业用油不可缺少的重要组分，它能有效地防止发动机轴承腐蚀，能够抑制因高温氧化而引起的油品粘度增长，因而在润滑油添加剂中占有重要的地位。
用旋转氧弹法（SH/T0193） 考察不同ZDDP（T202、T203、T204 和T205）均以0.25%的质量分数调入基础油中的抗氧化性能。可以看出，ZDDP 系列抗氧抗腐剂在125N 基础油中具有较好的抗氧化作用； HVIW H150 基础油中，T204 的抗氧化效果较好；在合成油PAO6 中，ZDDP 系列抗氧剂都具有较好的抗氧化作用。有机铜盐类抗氧剂种类很多，主要有有机羧酸铜盐、硫代磷酸铜盐、硫代氨基甲酸铜盐、硫化烃硼酸铜盐等。如二烷基二硫代磷酸铜抗氧剂具有较好的高温抗氧化性能，是一种加剂量低、高温抗氧化性能好的润滑油抗氧剂。它能有效地控制因氧化引起的油品粘度增长，与高温清净剂及无灰分散剂具有良好的配伍性，是调制内燃机油重要的添加剂。有机铜盐能消除活泼烷基自由基和过氧自由基，但铜离子在一定程度上也会对氢过氧化物的分解起到催化作用，因此该类抗氧剂的应用至今仍有争议。
商品名为防老剂NBC，外观为深灰色粉末，熔点不低于83℃，不污染、易分散、为优良的抗臭氧剂。可用于耐热、耐大气老化、抗屈绕龟裂的橡胶中。在氯丁橡胶、氯醚橡胶中能提高耐热性、热稳定性。适用于氯丁、氯醚、氯化聚乙烯、丁腈橡胶、丁苯橡胶等合成橡胶，用量为1～2份。
由于每一种防老剂的防护作用都有局限性，而橡胶制品在实际使用中的老化又是受多种因素影响的结果，所以在选择防老剂时应注意下列几点：
（1）由于每种防老剂不同的特点，而且不同胶料配方的老化性能不同。因此，对某一橡料有效的防老剂，可能对另一橡料无效甚至有害。所以，对防老剂选用根据各种橡料的老化性能、防老化要求以及各种防老剂的特性统筹考虑、合理选择。
（2）当一种防老剂难以满足要求时，应采用两种或多种防老剂并用，使其产生协调作用，确保防老化效果。
（3）有些防老剂对橡皮有着色作用和污染现象。一般来说，酚类防老剂防护作用差，但不污染或污染很小。而防护作用较高的胺类防老剂，都会使橡皮污染，变色严重。这些矛盾在选用时应统筹考虑。
（4）防老剂用量不可超过在橡胶中的溶解度，以防止喷霜，污染橡皮表面质量。
（5）胺类防老剂对橡料焦烧有不良影响；酚类防老剂能延迟硫化，在选用时应当注意。