Funkční mechanismus polykarbonátových diolů je primárně připisován hydroxylovým skupinám umístěným na obou koncích jejich molekulárních řetězců. Během syntézy polyuretanových materiálů tyto hydroxylové skupiny reagují s isokyanátovými skupinami za vzniku urethanových vazeb, čímž se polykarbonát diol začlení jako "měkký segment" do polyuretanového molekulárního řetězce. Řízením poměru polykarbonátdiolu k isokyanátu lze upravit molekulární strukturu a stupeň zesítění polyuretanu, čímž se ovlivní tvrdost, elasticita a mechanické vlastnosti materiálu. V důsledku toho polykarbonátdioly slouží nejen jako životně důležité suroviny pro syntézu polyuretanu, ale také jako klíčové komponenty, které určují flexibilitu a trvanlivost materiálu.
Během reakce vykazují hydroxylové skupiny polykarbonátdiolu vysokou reaktivitu, která jim umožňuje podstoupit adiční reakce s isokyanáty v přítomnosti katalyzátoru a při vhodných teplotách. Jak reakce pokračuje, molekuly diolu a isokyanáty se postupně spojují a vytvářejí dlouhé polyuretanové molekulární řetězce. Když jsou poměry složek v systému optimalizovány, získá se polyuretanový materiál se specifickou molekulovou hmotností a strukturní stabilitou. Molekulová hmotnost, hydroxylové číslo a karbonátová struktura samotného polykarbonátdiolu ovlivňují jak reakční proces, tak strukturu finálního polymeru; proto je při praktické výrobě nutné zvolit konkrétní druh polykarbonátdiolu na základě zamýšleného použití produktu.
Karbonátová struktura tvořená polykarbonátovými dioly nabízí vynikající stabilitu, která je klíčovým faktorem v jejich schopnosti zlepšit vlastnosti polyuretanu. Polyuretany obsahující polykarbonátové dioly jako měkké segmenty – prostřednictvím kombinovaného vlivu struktury jejich molekulárního řetězce a tvrdých segmentů – obvykle dosahují rovnováhy pružnosti, odolnosti proti oděru, odolnosti proti hydrolýze a odolnosti proti stárnutí. Kromě toho změnou molekulové hmotnosti polykarbonátdiolu a úpravou jeho poměru s jinými polyoly a isokyanáty mohou být celkové vlastnosti materiálu vyladěny tak, aby vyhovovaly specifickým požadavkům různých aplikací, jako jsou elastomery, povlaky, lepidla a syntetická kůže.