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潤滑油中的抗氧化劑按其作用機理可以分為三種：自由基終止劑、過氧化物分解劑和金屬減活劑。

（1）自由基終止劑。潤滑油氧化遵循自由基鏈反應理論，即潤滑油的部分烴分子在高溫、光照作用下，化學鍵斷裂，被拆開成帶“自由電子”的自由基，這些自由基就會與其他烴分子或氧發生反應，形成新的自由基，使得自由基數量越來越多，加快氧化速度。而自由基終止劑的作用機理就是在自由基形成時，就與之發生反應，使其轉化為較穩定的化合物，不再與其他烴分子或氧發生反應，以此切斷油品氧化反應鏈，延緩氧化。常見的自由基終止劑有酚型和胺型兩大類。其中酚型抗氧化劑抗氧化效果好，但是使用溫度低，而胺型抗氧化劑的使用溫度較高，耐久性也比較好，但是容易變色產生沉淀。汽輪機油中通常都加有這兩類抗氧化劑。

（2）過氧化物分解劑。除了自由基以外，烴分子氧化過程中形成的過氧化物也是鏈反應中的另一活性組分。過氧化物不僅能夠分解成自由基，還能會形成醇、醛、酮等飽和分子。過氧化物分解劑的功能就是分解這些過氧化物，減少其含量，從而延緩氧化分支。二烷基二硫代磷酸鋅，即我們常說的ZDDP，就是屬于過氧化物分解劑。液壓油、發動機油中通常都有這類抗氧化劑。

（3）金屬減活劑。油品在使用過程中，接觸到金屬或油中含有金屬離子時，氧化會加速。金屬減活劑的作用機理就是通過與金屬離子反應生成螯合物，或在金屬表面生成防護隔離膜，從而阻止金屬對油品的氧化催化。國內常見的用于潤滑油的金屬減活劑有T551和T561，通常用于汽輪機油、壓縮機油、機床用油等。

通常情況下，這幾種類型的抗氧劑都會復配使用，其中自由基終止劑常作為主抗氧劑使用，而過氧化物分解劑和金屬鈍化劑都是作為副抗氧化劑使用。這些添加劑對改善潤滑油的質量、提高油品的抗氧化性能、延長油品的使用壽命方面起到了積極作用。隨著潤滑油及添加劑技術的發展，越來越多的環境友好型的、復合的、高效的多功能抗氧化劑也逐漸被開發出來，以適應時代的進步和環保要求。