在橡膠混煉過程中，三乙醇胺主要充當活化劑和分散劑。橡膠混煉需將生膠與各種配合劑（如炭黑、白炭黑、促進劑等）均勻混合，而三乙醇胺能降低橡膠分子與填料之間的界面張力，促進填料在橡膠基體中的分散。以白炭黑填充的硅橡膠為例，三乙醇胺可與白炭黑表面的硅羥基發生作用，防止其團聚，使白炭黑均勻分散在橡膠中，從而提升橡膠的加工性能和物理機械性能，避免因填料分散不均導致的制品強度下降或表面缺陷。

在橡膠硫化過程中，三乙醇胺與硫化促進劑（如噻唑類、秋蘭姆類）協同增效，加快橡膠硫化速度，縮短硫化時間。在天然橡膠或丁苯橡膠的硫化體系中，三乙醇胺能夠中和硫化過程中產生的酸性物質，維持體系的酸堿平衡，確保硫化反應順利進行。此外，三乙醇胺還能改善硫化膠的交聯結構，使橡膠分子鏈間的交聯更加均勻，提高硫化膠的拉伸強度、耐磨性和耐老化性能。

作為防老劑的增效劑。防老劑是橡膠制品抵御氧化、熱、光等老化因素的關鍵助劑，三乙醇胺能與防老劑分子發生相互作用，增強防老劑在橡膠中的溶解性和分散性，從而提高防老劑的防護效果。在一些戶外用橡膠制品（如輪胎、密封條）中，三乙醇胺與防老劑的協同使用，可顯著延長制品的使用壽命，降低因老化導致的性能衰退。

在橡膠乳液聚合及再生膠生產中也有應用。在乳液聚合過程中，三乙醇胺可作為 pH 調節劑，穩定乳液體系，確保聚合反應的穩定性和產品質量；在再生膠生產中，它能夠軟化廢舊橡膠，促進硫化膠的脫硫過程，提高再生膠的可塑性和加工性能，降低生產成本。