Effect of polyacid aqueous solutions on photocuring of polymerizable

E. Andrzejewska et al. / Dental Materials 19 (2003) 501–509
508

---

in the presence of CQ. Heteroaromatic thiols were found
to be very effective in this reaction
[7,14,15]
; the activity
of the CQ/thiol system and the mechanism of the
initiation of polymerization are the subject of our
ongoing investigations.
Taking into account the above discussion it is
surprising why the addition of 3% of PAA solution a
negative influence on TEGDMA photopolymerization in
Ar (
Fig. 7
). In this case, the most important effect seems
to be phase separation (the polymerized PAA-containing
TEGDMA samples were opaque). The retarding effect is
more visible at low polymerization rates (without the
coinitiator) when an increase in restriction of polymer
chain diffusion occurs slowly and phase separation is
easier. At higher polymerization rates the miscibility
is kinetically favored, thus, the effect of polyacid solution
is rather low (for CQ/MBO initiating system) or almost
not observed (initiation by DMPA,
Fig. 4
). Because the
addition of polyacid solution probably also counteracts
oxygen inhibition, it exerts an opposing effect on the
reaction rate to phase separation. As a result, the additive
practically does not influence CQ-initiated TEGDMA
photopolymerization in air (
Fig. 8
).
The results obtained show that the addition of aqueous
solution of polyacids has a beneficial effect on HEMA
photopolymerization both in air and in Ar atmosphere.
When polymerization is induced by an efficient photo-
fragmentating initiator (e.g. DMPA), the main effect is
earlier onset of autoacceleration. However, under
initiation conditions used in curing of commercial dental
products (CQ-based two component initiating system) the
addition of only 5% of PAA solution markedly increases
the polymerization rate and the conversion both in Ar as
well as in an air atmosphere. The photopolymerization of
the crosslinking monomer, TEGDMA, is somewhat
retarded by PAA solution, but only when carried out
under anaerobic conditions. Because in commercial
systems TEGDMA, if used, is dissolved in HEMA, we
may expect that it will exert two effects on HEMA
polymerization: an accelerating effect resulting from
earlier onset of the gel effect due to network formation
and a slight decrease in the accelerating effect caused by
the addition of PAA solution.
The results presented in this work contribute to a
characterization of the setting process of RMGIs and may
be important for application of RMGIs in dental practice.
Acknowledgements
This investigation was supported by Grant DS-
32/010/2001. Authors thank Dr John Nicholson for
introduction to problems of resin-modified glass ionomer
cements.
References
[1] Nicholson J, Anstince HM. The development of modified glass-
ionomer cements for dentistry. Trends Polym Sci 1994;2:272– 6.
[2] Braden M, Clarke RL, Nicholson J, Parker S. Polymeric dental
materials. Berlin: Springer; 1997. Chapter 11, p. 1 – 50.
[3] Pashley EL, Zhang Y, Lockwood PE, Rueggeberg FA, Pashley DH.
Effects of HEMA on water evaporation from water – HEMA mixtures.
Dent Mater 1998;14:6– 10.
[4] Young JS, Bowman CN. Effect of polymerisation temperature and
cross-linker concentration on reaction diffusion controlled termin-
ation. Macromolecules 1999;32:6073– 81.
[5] Palmer G, Anstice HM, Pearson GJ. The effect of curing regime on the
release of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) from resin-modified
glass– ionomer cements. J Dent 1999;27:303 – 3111.
[6] Odian G. Principles of polymerisation, 2nd ed. New York: Wiley;
1981.
[7] Andrzejewska E, Andrzejewski M, Linde´n L-A
˚ , Rabek JF. Anomalie
w przebiegu polimeryzacji monomero´w wielofunkcyjnych (Anom-
alous polymerisation of multifunctional monomers). Polimery (War-
saw) 1998;43:427– 36.
[8] Braden M, Clarke RL, Nicholson J, Parker S. Polymeric dental
materials. Berlin: Springer; 1997. Chapter 2, p. 51 – 90.
[9] Petrucelli JD, Nandram B, Chen M. Applied statistics for engineers
and scientists. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall; 1999.
[10] Krakowsky I, Jelinkova M, Vacik J. Elastic and swelling
behavior of 2-hydroxyethyl methacrylate, diethylene glycol
methacrylate and methacrylic acid copolymers. J Appl Polym
Sci 1997;64:2141 – 8.
[11] Andrzejewska E, Andrzejewski M, Zych-Tomkowiak D. In prep-
aration.
[12] Davidson RS. The role of amines in UV curing. In: Fouassier JP,
Rabek JF, editors. Radiation curing in polymer science and
technology, vol. 3. London: Elsevier; 1993. p. 153 – 76. Chapter 5.
[13] Andrzejewska E, Marciniak B, Zych-Tomkowiak D. In preparation.
[14] Andrzejewska E, Zych-Tomkowiak D, Andrzejewski M. Photopoly-
merisation of dimethacrylates in the presence of 2-mercaptoben-
zothiazole (MBT) and 2,2
0
-benzothiazole disulfide (BTDS). Polimery
(Warsaw) 2000;45:639 – 41.
[15] Andrzejewska E, Zych-Tomkowiak D. Thiols in photopolymeriza-
tion. VII International Symposium Chemistry Forum, Warszawa;
14 – 16 May 2001. p. 70 – 4.
E. Andrzejewska et al. / Dental Materials 19 (2003) 501–509
509

---

Document Outline

• Effect of polyacid aqueous solutions on photocuring of polymerizable components of resin-modified glass ionomer cements
  • Introduction
  • Materials and methods
    • Materials
    • Methods
  • Results
  • Discussion
  • Acknowledgements
  • References