Effect of polyacid aqueous solutions on photocuring of polymerizable

R
m
needed to reach R
p
max
(peak maximum). This
effect increases with the amount of polyacid added (up to
10%). Addition of PAA influences R
p
max
only to a minor
degree although in the presence of AC, R
p
max
increases
somewhat (it was found by Student t-test for comparison
of mean values
[9]
, which indicated a statistically
important difference between corresponding R
p
max
).
E. Andrzejewska et al. / Dental Materials 19 (2003) 501–509
503

---

However, addition of polyacids slightly lowers the final
conversion of double bonds.
The effect of PAA and AC solutions on HEMA
photopolymerization in air is shown in
Fig. 3
. The shape
of the kinetic curves obtained is different from that
observed for polymerization in Ar: two autoacceleration
peaks appear. Generally, polymerization proceeds with
much lower rates than in an Ar atmosphere, indicating
its high sensitivity to oxygen inhibition. Addition of
polyacids affects the first polymerization peak similarly
to that in Ar—the autoacceleration sets in earlier. The
peak maximum substantially increases, especially in the
presence of AC.
The results obtained for TEGDMA photopolymeriza-
tion in the presence of 3 wt% of PAA solution (
Fig. 4
)
Table 1
The parameters characterizing HEMA photopolymerization under Ar
initiated by 0.02 M DMPA in the absence and presence of 5 and 10% of
aqueous polyacid (PAA or AC) solutions with confidence intervals for R
p
max
R
p
max
(s
21
)
p
R
m
t
R
m
(s)
p
f
No additive
0.00477 ^ 5.079 £ 10
27
0.421
249.6
0.900
5% PAA
0.00482 ^ 5.437 £ 10
27
0.412
233
0.856
5% AC
0.00513 ^ 9.358 £ 10
27
0.417
211.8
0.858
10% PAA
0.00508 ^ 4.074 £ 10
27
0.356
185
0.804
10% AC
0.00608 ^ 3.243 £ 10
27
0.390
159
0.823
R
p
max
: maximum polymerization rate, p
R
m
: conversion at the rate
maximum, t
R
m
: time to the rate maximum, p
f
: final conversion.
Fig. 2. The effect of addition of 10 wt% of polyacid aqueous solution on
HEMA photopolymerization in Ar initiated by DMPA. Description as in
Fig. 1
.
Fig. 1. The effect of addition of 5 wt% of polyacid aqueous solution on
HEMA photopolymerization in Ar initiated by DMPA. The kinetic curves
show the polymerization (1) in the absence of the additive and (2) in the
presence of PAA and (3) AC: (a) polymerization rate vs. irradiation time
curves, (b) double bond conversion vs. irradiation time curves, (c)
polymerization rate vs. double bond conversion curves.
E. Andrzejewska et al. / Dental Materials 19 (2003) 501–509
504

---

showed that at such low concentration PAA does not
influence polymerization, neither in air nor in Ar (within
the experimental error).
Because in practice the curing of the resin component
of RMGIs is induced by visible light, the second
set of experiments involved visible light initiated
photopolymerization.
Fig. 5
shows the results obtained for polymerization
carried out in Ar atmosphere. Photopolymerization of
HEMA induced by CQ in the absence of any coinitiator
occurs very slowly. Addition of a coinitiator accelerates
the process substantially and it is clearly seen that
photopolymerization initiated by the CQ/MBO system is
much faster and more efficient than that initiated by the
CQ/DMT couple. The addition of 5 wt% of PAA solution
exerts a very advantageous effect: it additionally strongly
accelerates polymerization and increases conversion in
both cases. The main effect of the PAA solution on
HEMA photopolymerization induced by CQ alone is an
increase in conversion.
When polymerization is carried out in air, the strong
inhibitory effect of oxygen under the conditions used,
causes HEMA not to polymerize in the absence of
coinitiators. Although the addition of DMT enables the
polymerization to occur, this coinitiator is poor
and the polymerization proceeds with very low rates
(
Fig. 6
). Efficiency of MBO in radical formation is
much better and the polymerization initiated by CQ/
MBO couple occurs with significantly higher rates and
conversions. The addition of 5% of PAA solution has a
similar effect on polymerization as in the absence of
oxygen: the rate and the double bond conversion
substantially increase.
The effect of 3 wt% of PAA solution on TEGDMA
photopolymerization initiated by CQ or to CQ/MBO
system is shown in
Figs. 7 (Ar) and 8
(air).
Polymerization occurs much faster with the use of the
coinitiator. Under Ar the polyacid solution retards the
reaction somewhat and reduces its rate. The final
conversion remains practically unaffected. For polym-
erization under air no substantial difference was found
Fig. 4. The effect of addition of 3 wt% of PAA aqueous solution on
TEGDMA photopolymerization in Ar and air initiated by DMPA. The
kinetic curves show the polymerization (1) in the absence of the additive
and (2) in the presence of PAA: (a) polymerization rate vs. irradiation time
curves, (b) double bond conversion vs. irradiation time curves.
Fig. 3. The effect of addition of 10 wt% of polyacid aqueous solution on
HEMA photopolymerization in air initiated by DMPA. Description as in
Fig. 1
.