1. 抗氧化作用
橡胶在加工和使用过程中不可避免地会受到氧气的影响。氧气与橡胶分子中的不饱和双键发生反应，生成过氧化自由基。这些自由基会引发一系列的链式反应，导致橡胶分子链断裂、交联，使橡胶变硬、变脆、失去弹性，这就是橡胶的氧化老化过程。
二苯胺可以捕获这些自由基，并与之发生反应，生成相对稳定的化合物。例如二苯胺分子中的氨基（-NH₂）具有孤对电子，容易与自由基结合，阻止自由基进一步诱发橡胶的氧化反应。这样就有效地减缓了橡胶的氧化老化速度，延长了橡胶制品的使用寿命。
2. 抗热氧化老化作用
在高温环境下，橡胶的氧化速度会加快。当橡胶制品在高温条件下使用时，如汽车轮胎在长期行驶过程中与地面摩擦生热，或橡胶密封件在发动机等高温部件附近工作时，热与氧的综合作用会加速橡胶的老化。
二苯胺在这种热氧化环境中能起到稳定作用，在高温下仍能有效抑制自由基的产生和反应，降低橡胶因热氧化而劣化的程度。其分子结构中的苯环结构比较稳定，能在一定程度上耐受高温环境，在高温下仍能与橡胶分子相互作用，防止橡胶热氧化老化。
3. 抗屈挠老化
橡胶制品在使用过程中，经常会受到弯曲、拉伸等反复变形，如轮胎在行驶过程中不断变形，这种反复屈挠会造成橡胶内部应力集中，削弱橡胶分子链间的结合力。
二苯胺能增强橡胶分子链间的结合力，减少屈挠引起的微裂纹的形成和扩展，在橡胶分子链间起着类似“桥梁”的作用。橡胶屈挠时，二苯胺分子能帮助分散应力，从而提高橡胶的抗屈挠疲劳性能，使橡胶制品在频繁变形过程中，仍能保持良好的物理性能。
4. 对金属老化、臭氧龟裂的防护作用
橡胶制品与金属接触时，由于电化学作用等因素，可能加速橡胶的老化。二苯胺能在橡胶与金属的接触界面形成一层保护膜，阻止金属离子对橡胶进行催化氧化，减缓金属附近橡胶的老化。
臭氧（O₃）是强氧化剂，能与橡胶分子中的双键发生反应，使橡胶表面产生龟裂。二苯胺可以与臭氧发生反应，消耗臭氧，或改变橡胶分子的表面性质，使臭氧不易与橡胶双键发生反应，从而对防止橡胶制品臭氧龟裂起到一定的作用。
