导热油在工业在温度高于100℃下，导热油与空气中的氧气反应生成氧化降解产物（包括有机酸）和具有更高相对分子质量的缩聚产物，这些反应产物具有比未被氧化导热油更低的稳定性，并会起到增大导热油黏度、加剧裂解的作用。采用氮气或惰性气体封闭覆盖的方法能够避免系统内使用的导热油被氧化。

导热油在高温使用过程中，由于氧原子的袭击会使其发生氧化降解。反应初期的主要产物是由氢过氧化物在适当条件下分解成活性自由基，该自由基又与大分子烃或氧反应生成新的自由基，这样周而复始地循环，使氧化反应按自由基链式历程进行。

在导热油中添加抗氧剂，就是为了捕捉链反应阶段形成的自由基，使它们不致引起有破坏作用的链式反应。

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