Základní chemická charakteristika pentaerythritolu spočívá v přítomnosti čtyř hydroxylových skupin v jeho molekule; tyto skupiny vykazují vysokou reaktivitu a mohou reagovat s řadou sloučenin, jako jsou karboxylové kyseliny, aldehydy a isokyanáty. Protože jedna molekula nabízí více reaktivních míst, pentaerythritol funguje nejen jako standardní polyol v reakčních systémech, ale také jako linker, který spojuje různé molekulární řetězce, což usnadňuje postupnou tvorbu rozvětvených nebo zesíťovaných struktur. Tato vysoká funkčnost odlišuje pentaerythritol od diolů, jako je ethylenglykol a propylenglykol.
Při výrobě alkydových pryskyřic podléhá pentaerythritol především esterifikačním reakcím zahrnujícím jeho hydroxylové skupiny a mastné kyseliny nebo polykyseliny. Během reakce dochází ke kondenzaci mezi hydroxylovými a karboxylovými skupinami s eliminací vody; jak reakce postupuje, monomery se spojují a vytvářejí větší molekuly polymeru. Jeho čtyři hydroxylové skupiny poskytují četné spojovací body, které dodávají finální pryskyřici určitý stupeň větvení a síťovací schopnosti. Úprava množství použitého pentaerythritolu umožňuje modulaci vlastností, jako je tvrdost, flexibilita, voděodolnost a odolnost proti povětrnostním vlivům.
Jeho mechanismus účinku v materiálech zpomalujících hoření se liší. Pentaerythritol má vysoký obsah uhlíku a více hydroxylových skupin, což mu umožňuje účastnit se procesů, jako je dehydratace a zuhelnatění, když je vystaven teplu. Při použití ve spojení se zdrojem kyseliny a jinými složkami zpomalujícími hoření podporuje tvorbu husté zuhelnatělé vrstvy při zahřívání. Tato zuhelnatělá vrstva pokrývá povrch materiálu, brání přenosu tepla do interiéru a omezuje kontakt mezi hořlavými plyny a kyslíkem, čímž působí jako tepelná bariéra a potlačuje spalování. V důsledku toho se pentaerythritol často používá jako zuhelnatělé činidlo v intumescentních systémech zpomalujících hoření.