Функционалният механизъм на поликарбонатните диоли се дължи основно на хидроксилните групи, разположени в двата края на техните молекулни вериги. По време на синтеза на полиуретанови материали, тези хидроксилни групи реагират с изоцианатни групи, за да образуват уретанови връзки, като по този начин включват поликарбонатния диол като "мек сегмент" в молекулната верига на полиуретана. Чрез контролиране на съотношението на поликарбонатния диол към изоцианата може да се регулира молекулярната структура и степента на омрежване на полиуретана, като по този начин се влияе на твърдостта, еластичността и механичните свойства на материала. Следователно поликарбонатните диоли служат не само като жизненоважни суровини за синтеза на полиуретан, но и като ключови компоненти, които определят гъвкавостта и издръжливостта на материала.
По време на реакцията хидроксилните групи на поликарбонатния диол проявяват висока реактивност, което им позволява да претърпят присъединителни реакции с изоцианати в присъствието на катализатор и при подходящи температури. С протичането на реакцията диолните молекули и изоцианатите постепенно се свързват заедно, за да образуват дълги полиуретанови молекулни вериги. При оптимизиране на пропорциите на компонентите в системата се получава полиуретанов материал със специфично молекулно тегло и структурна стабилност. Молекулното тегло, хидроксилната стойност и карбонатната структура на самия поликарбонатен диол влияят както върху реакционния процес, така и върху структурата на крайния полимер; следователно, при практическото производство, специфичният клас поликарбонатен диол трябва да бъде избран въз основа на предвиденото приложение на продукта.
Карбонатната структура, образувана от поликарбонатни диоли, предлага отлична стабилност, което е ключов фактор за способността им да подобряват полиуретановите характеристики. Полиуретаните, включващи поликарбонатни диоли като меки сегменти - чрез комбинираното влияние на структурата на тяхната молекулна верига и твърди сегменти - обикновено постигат баланс на гъвкавост, устойчивост на абразия, устойчивост на хидролиза и устойчивост на стареене. Освен това, чрез промяна на молекулното тегло на поликарбонатния диол и регулиране на съотношението му с други полиоли и изоцианати, цялостните свойства на материала могат да бъдат фино настроени, за да отговорят на специфичните изисквания на различни приложения, като еластомери, покрития, лепила и синтетична кожа.