CN112778204A - 一种含金属阴离子的离子液体及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于润滑剂技术领域，提供了一种含金属阴离子的离子液体及其制备方法和应用。该离子液体的结构通式为A+[M]B‑，其中A+为咪唑类阳离子，[M]B‑为含金属的脂肪酸类阴离子。本发明的离子液体能够在摩擦过程中在摩擦界面原位生成纳米粒子或者金属盐摩擦膜，从而表现出优异的减摩抗磨作用，不仅可以提升润滑油的减摩抗磨性能，而且可以对摩损表面进行修复，在摩擦副表面形成有效的润滑膜，具有优异的减磨抗磨性能，且油溶性好，制备方法简单，成本低，性能优异。

Description

一种含金属阴离子的离子液体及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于润滑剂技术领域，具体而言，涉及一种新型的含金属阴离子的离子液体及其制备方法和作为油基润滑添加剂的应用。
背景技术
润滑剂在整个人类发展史上都是必不可少的，其用途逐渐从古代的“流动性”转向现代的“耐久性”，最近又转向“能源效率”。润滑是减少机械化生产中摩擦磨损和能耗损失的最为有效手段之一。通过润滑研发，可节省1.0至1.4％的国内生产总值，这促使人们不懈地追求新型润滑剂的开发，以提高能源利用率和耐磨性。研究性能更稳定的基础油和更高效的润滑添加剂是最主要的两种方法。典型的商业润滑剂包含基础油和多种添加剂的混合物，添加剂主要包括抗氧化剂、洗涤剂、分散剂、摩擦改进剂、耐磨和/或极压添加剂和粘度调节剂。
离子液体(ILs)作为一种完全由阴阳离子组成的室温熔融盐，在2001年，ILs首次用于润滑研究，在以后的二十年来中，许多研究都将ILs作为纯的润滑剂或添加剂来使用。与常规的润滑剂相比，它们具有独特的物理和化学特性，例如固有极性(离子)，具有较强的表面吸附能力、低易燃性、高的热稳定性和对环境变化的流变行为的低灵敏度。这些优势使其在润滑领域都有着广泛的应用，可以作为纯润滑剂、润滑添加剂、润滑薄膜和导电润滑脂等使用。
随着社会的不断发展，纳米材料的出现以及对纳米摩擦学的研究，人们注意到纳米材料和普通的固体润滑材料有所差异，纳米材料融合了流体润滑材料和固体润滑材料的优良性能。因此，有些研究将纳米粒子作为润滑油添加剂进行研究，结果表明：在高载荷、低速和高温振动的条件下，纳米材料作为添加剂的摩擦机理是在摩擦副表面经高温溶解，形成液滴，而小液滴更容易进入摩擦副，同时填充摩擦划痕，形成一层润滑保护膜，这样不但降低了摩擦系数而且减小了磨损体积。
CN110964588A公开了一种高导电润滑添加剂，其由离子液体、金属以及氧化碳材料复合而成，所述氧化碳材料包括氧化石墨烯、氧化碳纳米管，所述金属包括Ag、Au、Cu、Fe、Sn、Mn、Co、Zn、Mo、W、Ni、Sb，所述离子液体包括功能化咪唑类、胺类、季鏻类和吡咯类离子液体。该专利技术的工艺复杂，不利于工业化生产。
CN109485776A公开了一种含有乙烯基咪唑类溴离子液体两性聚合物加脂剂的制备方法。先将N-乙烯基咪唑、溴代十二烷和乙酸乙酯加入到反应器中，回流反应，溴化1-十二烷-3-乙烯基咪唑；再将溴化1-十二烷-3-乙烯基咪唑与丙烯酸反应合成一端带有羧基一端含有咪唑型离子液体烷基长链，搅拌反应后提纯，得到具有咪唑型离子液体的聚合物两性加脂剂。在该专利涉及的含有乙烯基咪唑类溴离子液体两性聚合物，其合成过程中的纯化工艺复杂，不易确定所合成的聚合物的聚合度，阴阳离子的比例也不能得到具体地确定。
CN106635360A公开了一种高温环保型水基离子液体润滑剂，组成原料及质量百分比为1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐0.5～5％；1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐0.5～5％；防腐蚀剂1～2％；杀菌剂0.01～2％；水90～95％。该专利涉及的离子液体的合成工艺比较复杂，其合成过程中采用的离子交换方法，后期纯化比较困难，制备繁琐。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明人结合离子液体润滑剂的结构特点，将金属离子引入离子液体分子结构中作为润滑油添加剂，研究其在摩擦过程中原位纳米粒子及金属盐摩擦膜的形成和抗磨减摩作用，最终获得了一种新型的含金属阴离子的离子液体。
基于上述研究，本发明的目的在于提供一种新型的含有金属阴离子的离子液体及其制备方法和作为油基润滑添加剂的应用。本发明提供的含有金属阴离子的离子液体具有优异的减磨抗磨性能，且油溶性好，制备方法简单，成本低，性能优异。
为了实现上述技术目的，本发明提供以下技术方案：一种含金属阴离子的离子液体，该离子液体的结构通式为A+[M]B-，其中A+为咪唑类阳离子，[M]B-为含金属的脂肪酸类阴离子。
进一步优选地，如上所述含有金属阴离子的离子液体，其中含金属的脂肪酸类阴离子为脂肪酸铁阴离子、脂肪酸镧阴离子、脂肪酸钴阴离子、脂肪酸铈阴离子、脂肪酸铜阴离子或脂肪酸镍阴离子。
进一步优选地，如上所述含有金属阴离子的离子液体，其中的咪唑类阳离子为1-烷基-3-甲基咪唑阳离子，所述的烷基的碳原子数为2～10。在本发明的具体实施例中，所述的咪唑类阳离子为1-乙基-3-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-己基-3-甲基咪唑阳离子、1-辛基-3-甲基咪唑阳离子或1-癸基-3-甲基咪唑阳离子。
另外，本发明提供的上述含金属阴离子的离子液体的制备方法包括以下步骤：
(1)将可溶性无机金属盐与脂肪酸钠反应，反应溶剂为乙醇和水的混合液，纯化后得到金属脂肪酸盐，备用；
(2)将咪唑氯盐与脂肪酸钠加入反应溶剂中，在常温下搅拌反应2～12h，纯化(有机溶剂沉淀法)后得到咪唑脂肪酸盐，备用；
(3)将步骤(1)得到的金属脂肪酸盐与步骤(2)得到的咪唑脂肪酸盐加入反应容器中，加入混合溶剂后加热回流反应，反应时间为1～8h，反应温度为40～85℃，得到含金属阴离子的离子液体。
进一步优选地，如上所述含金属阴离子的离子液体的制备方法，步骤(1)中所述的可溶性无机金属盐选自如下的一种：无水三氯化铁、六水合硝酸钴、六水合硝酸镧、六水合硝酸镍、六水合硝酸铈、三水合硝酸铜。
进一步优选地，如上所述含金属阴离子的离子液体的制备方法，步骤(1)中所述的反应溶剂为乙醇和水按照1：(0.8～1.2)的体积比混合得到的混合液；步骤(2)中所述的反应溶剂选自如下的一种：石油醚、乙酸乙酯、乙醚、乙腈、乙醇、丙酮、二氯甲烷。
进一步优选地，如上所述含金属阴离子的离子液体的制备方法，步骤(3)中所述的混合溶剂选自体积比为(8～10)：1的石油醚与乙醇，或体积比为(8～10)：1的石油醚与乙酸乙酯。
本发明还提供了上述方案所述的含金属阴离子的离子液体作为润滑油基础油的添加剂的应用，其应用方法具体为：将所述的含金属阴离子的离子液体添加到润滑油基础油中，添加量为0.1～5.0％(质量百分数)。进一步优选地，上述方案中的润滑油基础油包括PAO系列(PAO4，PAO8，PAO10，PAO40)和SN系列(150SN和500SN)。
与现有技术相比，本发明提供的含金属阴离子的离子液体以不同价态的金属作为切入点，结合离子液体润滑剂的结构特点，将金属原子引入离子液体分子结构中，然后作为润滑油添加剂，其具有如下优点和显著进步性：
(1)本发明提供的含金属阴离子的离子液体添加入基础油中，能够在摩擦过程中在摩擦界面原位生成纳米粒子或者金属盐摩擦膜，从而表现出优异的减摩抗磨作用，不仅可以提升润滑油的减摩抗磨性能，而且可以对摩损表面进行修复，在摩擦副表面形成有效的润滑膜。
(2)本发明提供的含金属阴离子的离子液体具有较高的承载能力，合成的含金属阴离子的离子液体在摩擦副表面的高吸附稳定性，摩擦化学反应生成的纳米粒子具有修复效应以及同类金属之间高的亲合性。
(3)本发明提供的含金属阴离子的离子液体易于合成，且在基础油中溶解性好，稳定性强，将其作为油基润滑添加剂使用，有望提升油基润滑剂的综合性能。
附图说明
图1为中间体1-辛基-3-甲基咪唑油酸盐的反应方程式；
图2为金属离子液体的合成方程式(A表示金属离子，当A＝Fe，La，Ce时，n＝3；A＝Cu，Co，Ni时，n＝2)；
图3为不同金属阴离子的离子液体的红外谱图；
图4为钢/钢摩擦副上磨斑表面的SEM表征(3000x)，其中(a)为PAO10，(b)为PAO10+0.1wt％Fe-C6ImC18；
图5为钢/铜摩擦副上磨斑表面的SEM表征(3000x)，其中(a)为PAO10，(b)为PAO10+0.1wt％Cu-C6ImC18。
具体实施方式
本发明提供了一种新型的含有金属阴离子的离子液体，结构通式为A+[M]B-,其中A为有机阳离子，B为含金属的有机阴离子；所述有机阳离子为咪唑类阳离子；所述阴离子为含金属的有机阴离子。
在本发明中，所述的咪唑类阳离子包括1-乙基-3-甲基咪唑，1-丁基-3-甲基咪唑，1-己基-3-甲基咪唑，1-辛基-3-甲基咪唑和1-癸基-3-甲基咪唑等。
其中的1-乙基-3-甲基咪唑阳离子结构式为：
Figure BDA0002897010740000041
其中的1-丁基-3-甲基阳离子咪唑结构式为：
Figure BDA0002897010740000042
其中的1-己基-3-甲基咪唑阳离子结构式为：
Figure BDA0002897010740000043
其中的1-辛基-3-甲基咪唑阳离子结构为：
Figure BDA0002897010740000051
在本发明中，所述的含金属的有机阴离子包括脂肪酸铁阴离子、脂肪酸镧阴离子、脂肪酸钴阴离子、脂肪酸铈阴离子、脂肪酸铜阴离子和脂肪酸镍阴离子。
在本发明中，所述的脂肪酸金属阴离子中的脂肪酸包括饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，其中脂肪酸的通式为CnH2n+2COOH，不饱和脂肪酸的通式为CnH2n+1COOH。
本发明提供的离子液体具体可由任意上述阳离子和任意阴离子组合而成，得到的离子液体在常温下均为粘稠状液态。
本发明提供了上述方案所述的含金属阴离子的离子液体润滑添加剂的制备方法，包括以下步骤：
1、咪唑脂肪酸盐的制备：将2mmol的咪唑氯盐和脂肪酸钠按照1:1.01摩尔，常温下搅拌2-12个小时，将生成的盐过滤除去，用有机溶剂反复洗涤(3-5次)，在40-80℃下蒸除有机溶剂，随后用油泵抽干有机溶剂，得到澄清透明状的黄色液体。1-辛基-3-甲基咪唑油酸盐的反应方程式如图1所示。
2、金属脂肪酸盐的制备：将1mmol无机金属盐溶于去离子水中，同时将2.02mmol(二价金属)或3.03mmol(三价金属)脂肪酸钠溶于无水乙醇和水等体积混合的混和液中，在不断搅拌下加入至脂肪酸钠溶液中，反应生成沉淀。倒出上清液，沉淀用混合溶剂洗涤，经多次洗涤后，将沉淀溶于有机溶剂中，形成透明溶液，然后加入干燥剂除水，在35-60℃下旋蒸除去有机溶剂，油泵进一步抽干。
3、金属脂肪酸咪唑离子液体的制备：加2mmol金属脂肪酸盐和2mmol 1-烷基-3-甲基咪唑脂肪酸盐于圆底烧瓶中,加入体积比10：1的石油醚与乙醇(或者体积比10：1的石油醚与乙酸乙酯)，温度在40～85℃搅拌回流1-8小时，冷却至室温，旋转蒸发溶剂40-60℃，用油泵抽干未除去的溶剂，得到粘稠状液体。金属离子液体的合成方程式如图2所示。
4、润滑油的配制：将制得的金属脂肪酸咪唑离子液体按照不同的浓度比添加进入到不同的基础油中(配置在试管中)，将试管放入超声波里进行超声，温度40-80℃，时间60-180min，在超声过程中要不断对其上下摇晃，保证试样混合均匀。
以下是本发明的实施例及效果试验例，对本发明的技术方案和技术效果做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均在本发明的保护范围之内。另外，实施例中未注明具体技术操作步骤或条件者，均按照本领域内的一般文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
以油酸钠、1-辛基-3-甲基咪唑氯盐和无水三氯化铁为原料合成了1-辛基-3-甲基咪唑油酸铁离子液体润滑添加剂。其具体的合成步骤为：
将0.46g的1-辛基-3-甲基咪唑氯盐和0.61g的油酸钠置于250mL的烧杯中，加入100mL乙腈，常温下搅拌4h，过滤掉生成的盐，除去多余的溶剂，得到澄清透明状的黄色液体。
将0.162g无水三氯化铁溶于去离子水中，同时将0.93g油酸钠溶于无水乙醇和水等体积混合的混合溶液中，待两者都完全溶解后，在不断搅拌下将三氯化铁溶液加入至油酸钠溶液中，反应生成红褐色的沉淀。多次洗涤沉淀后，将沉淀溶于石油醚中，形成透明的红褐色溶液，干燥除水旋蒸后得到产物油酸铁。
将2mmol油酸铁和2mmol 1-辛基-3-甲基咪唑油酸盐置于圆底烧瓶中，加入体积比10：1的石油醚与乙醇混合液中，60℃下搅拌回流2小时，冷却至室温，旋蒸除去溶剂得到红褐色的粘稠状液体，样品标记为：Fe-C6ImC18。
实施例2
以按照实施例1的方法合成了含不同金属阴离子的离子液体(脂肪酸和阳离子分别为油酸钠、1-辛基-3-甲基咪唑氯盐)，分别记作Co-C6ImC18,La-C6ImC18,Cu-C6ImC18,Ce-C6ImC18和Ni-C6ImC18。为了确定其结构，分别对其进行了红外表征。如图3所示：在红外谱图中，位于2850cm-1和2950cm-1的特征频率内为C-H伸缩振动，1465cm-1为C-H弯曲振动，1200cm-1为C-O伸缩振动，1700cm-1为C＝O伸缩振动，1580cm-1为芳香族化合物的-C＝C-骨架振动。
实施例3
以Fe-C6ImC18离子液体为例，取3只相同的小试管分别编号为0.1％、0.5％和1.0％。根据编号不同分别称取Fe-C6ImC18的质量为：0.005g、0.025g和0.05g。然后，在向试管中分别加入5g PAO10或5g 500SN基础油,最后将试管放入超声波里进行超声，温度60℃左右，时间120min，在超声过程中要不断对其上下摇晃，保证试样混合均匀。
将所得新型的含金属阴离子的离子液体(Fe-C6ImC18)以不同添加量添加在基础油中并溶解并稳定，采用德国optimol油脂公司生产的SRV-V微振动摩擦磨损试验机评价所得离子液体作为油基润滑添加剂的润滑性能；选取PAO 10基础油作为对照样；测试条件为：载荷100N，温度25℃，频率25Hz，振幅1mm，实验时间30min；试验上试球为Φ10mm的AISI 52100钢球；钢/钢摩擦副中，下试样为Φ24mm、厚度7.9mm的AISI 52100钢块，硬度为750-850HV；下试样的磨损体积由BRUKER-NPFLEX三维光学轮廓仪测得。测试结果如表1。
表1 Fe-C6ImC18作为基础油PAO 10在钢钢摩擦副中的减摩抗磨性能比较
Figure BDA0002897010740000071
实施例4
以质量分数为0.1％、0.5％和1.0％的浓度将所得离子液体(Fe-C6ImC18)添加在基础油PAO 10中并溶解均匀，按照实施例3中的方法评价所得离子液体作为基础油PAO10中的润滑添加剂的润滑性能，测试条件和实施例3一致，但其选用的摩擦副为钢铜摩擦副，测试结果如表2。
表2 Fe-C6ImC18作为基础油PAO 10在钢铜摩擦副中的减摩抗磨性能比较
Figure BDA0002897010740000072
实施例5
以质量分数为0.1％、0.5％和1.0％的浓度将所得离子液体(Ni-C6ImC18)添加在基础油PAO 10中并溶解均匀，按照实施例3中的方法评价所得离子液体作为基础油PAO10中的润滑添加剂的润滑性能，测试条件和实施例3一致，测试结果如表3。
表3 Ni-C6ImC18作为基础油PAO 10在钢钢摩擦副中的减摩抗磨性能比较
Figure BDA0002897010740000081
实施例6
以质量分数为0.1％、0.5％和1.0％的浓度将所得离子液体(Ni-C6ImC18)添加在基础油PAO 10中并溶解均匀，按照实施例3中的方法评价所得离子液体作为基础油PAO10中的润滑添加剂的润滑性能，测试条件和实施例3一致，摩擦副为钢铜摩擦副，测试结果如表4。
表4 Ni-C6ImC18作为基础油PAO 10在钢铜摩擦副中的减摩抗磨性能比较
Figure BDA0002897010740000082
实施例7
以质量分数为0.1％、0.5％和1.0％的浓度将所得离子液体(Co-C6ImC18)添加在基础油PAO 10中并溶解均匀，按照实施例3中的方法评价所得离子液体作为基础油PAO10中的润滑添加剂的润滑性能，测试条件和实施例3一致，测试结果如表5。
表5 Co-C6ImC18作为基础油PAO 10在钢钢摩擦副中的减摩抗磨性能比较
Figure BDA0002897010740000083
Figure BDA0002897010740000091
实施例8
以质量分数为0.1％、0.5％和1.0％的浓度将所得离子液体(Co-C6ImC18)添加在基础油PAO 10中并溶解均匀，按照实施例3中的方法评价所得离子液体作为基础油PAO10的润滑添加剂的润滑性能，测试条件和实施例3一致，但其选用的摩擦副为钢铜摩擦副，测试结果如表6。
表6 Co-C6ImC18作为基础油PAO 10在钢铜摩擦副中的减摩抗磨性能比较
Figure BDA0002897010740000092
实施例9
以质量分数为0.1％、0.5％和1.0％的浓度将所得离子液体(Cu-C6ImC18)添加在基础油PAO 10中并溶解均匀，按照实施例3中的方法评价所得离子液体作为基础油PAO10中的润滑添加剂的润滑性能，测试条件和实施例3一致，测试结果如表7。
表7 Cu-C6ImC18作为基础油PAO 10在钢钢摩擦副中的减摩抗磨性能比较
Figure BDA0002897010740000093
实施例10
以质量分数为0.1％、0.5％和1.0％的浓度将所得离子液体(Cu-C6ImC18)添加在基础油PAO 10中并溶解均匀，按照实施例3中的方法评价所得离子液体作为基础油PAO10中的润滑添加剂的润滑性能，测试条件和实施例3一致，但其选用的摩擦副为钢铜摩擦副，测试结果如表8。
表8 Cu-C6ImC18作为基础油PAO 10在钢铜摩擦副中的减摩抗磨性能比较
Figure BDA0002897010740000101
实施例11
以质量分数为0.1％、0.5％、1.0％、3.0％和5.0％的浓度将所得离子液体(Fe-C6ImC18)添加在基础油500SN中并溶解均匀，按照实施例3中的方法评价所得离子液体作为基础油500SN中的润滑添加剂的润滑性能，测试条件和实施例3一致，测试结果如表9。
表9 Fe-C6ImC18作为基础油500SN添加剂在钢钢摩擦副中的减摩抗磨性能比较
Figure BDA0002897010740000102
实施例12
以质量分数为0.1％、0.5％、1.0％、3.0％和5.0％的浓度将所得离子液体(Ni-C6ImC18)添加在基础油500SN中并溶解均匀，按照实施例3中的方法评价所得离子液体作为基础油500SN中的润滑添加剂的润滑性能，测试条件和实施例3一致，测试结果如表10。
表10 Ni-C6ImC18作为基础油500SN添加剂在钢钢摩擦副中的减摩抗磨性能比较
Figure BDA0002897010740000111
实施例13
以质量分数为0.1％、0.5％、1.0％、3.0％和5.0％的浓度将所得离子液体(Cu-C6ImC18)添加在基础油500SN中并溶解均匀，按照实施例3中的方法评价所得离子液体作为基础油500SN中的润滑添加剂的润滑性能，测试条件和实施例3一致，测试结果如表11。
表11 Cu-C6ImC18作为基础油500SN添加剂在钢钢摩擦副中的减摩抗磨性能比较
Figure BDA0002897010740000112
实施例14
在钢块上进行摩擦学测试，Fe-C6ImC18添加剂在0.1wt％时摩擦学性能较好，因此对该磨斑进行SEM表征，如图4所示。由图4(a)观察可知，基础油PAO10摩擦学性能较低，磨斑表面划痕明显，出现疲劳磨损，塑性裂纹大，磨屑微坑多，粘着磨损较严重。从图4(b)可以看出，0.1wt％的Fe-C6ImC18添加剂在载荷作用下，被压入摩擦表面产生滚珠效应填补磨痕，摩擦界面较光滑，没较深的划痕，犁沟现象明显。犁沟的突起会产生应变，金属离子也会在钢块表面产生多次应变引起疲劳破坏。但与原油相比，摩擦学性能显著提高，说明Fe-C6ImC18用于润滑油添加剂，纳米粒子进入摩擦副填补摩擦划痕，起到减摩抗磨作用。
实施例15
Cu-C6ImC18离子液体添加剂在0.1wt％时摩擦学性能较好，因此对该磨斑进行SEM表征，如图5所示。由图5(a)观察可知，基础油PAO10磨斑表面犁沟深，麻点多，粘着磨损疲劳破坏较严重，说明其摩擦学性能较低。从图5(b)可以看出，0.1wt％的Cu-C6ImC18添加剂摩擦界面较光滑，犁沟较浅且细密，没较深的划痕。主要是因为Cu-C6ImC18添加剂在摩擦作用下，生成金属氧化物进入摩擦副表面，增强了摩擦学性能。犁沟是磨粒被压入摩擦表面而出现的压痕，滚珠效应就此而生，填补磨痕，修复磨损。犁沟的突起会产生应变，金属离子也会在铜块表面产生多次应变引起疲劳破坏。但与原油相比，提高了摩擦学性能，说明Cu-C6ImC18作润滑油添加剂，纳米粒子进入摩擦副填补摩擦划痕，起到减摩抗磨作用。

Claims (10)

1.一种含金属阴离子的离子液体，其特征在于，该离子液体的结构通式为A+[M]B-，其中A+为咪唑类阳离子，[M]B-为含金属的脂肪酸类阴离子。
2.根据权利要求1所述含有金属阴离子的离子液体，其特征在于，所述含金属的脂肪酸类阴离子为脂肪酸铁阴离子、脂肪酸镧阴离子、脂肪酸钴阴离子、脂肪酸铈阴离子、脂肪酸铜阴离子或脂肪酸镍阴离子。
3.根据权利要求1所述含金属阴离子的离子液体，其特征在于，所述的咪唑类阳离子为1-烷基-3-甲基咪唑阳离子，所述的烷基的碳原子数为2～10。
4.根据权利要求3所述含金属阴离子的离子液体，其特征在于，所述的咪唑类阳离子为1-乙基-3-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-己基-3-甲基咪唑阳离子、1-辛基-3-甲基咪唑阳离子或1-癸基-3-甲基咪唑阳离子。
5.权利要求1～4任意一项所述含金属阴离子的离子液体的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将可溶性无机金属盐与脂肪酸钠反应，反应溶剂为乙醇和水的混合液，纯化后得到金属脂肪酸盐，备用；
(2)将咪唑氯盐与脂肪酸钠加入反应溶剂中，在常温下搅拌反应2～12h，纯化后得到咪唑脂肪酸盐，备用；
(3)将步骤(1)得到的金属脂肪酸盐与步骤(2)得到的咪唑脂肪酸盐加入反应容器中，加入混合溶剂后加热回流反应，反应时间为1～8h，反应温度为40～85℃，得到含金属阴离子的离子液体。
6.根据权利要求5所述含金属阴离子的离子液体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的可溶性无机金属盐选自如下的一种：无水三氯化铁、六水合硝酸钴、六水合硝酸镧、六水合硝酸镍、六水合硝酸铈、三水合硝酸铜。
7.根据权利要求5所述含金属阴离子的离子液体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的反应溶剂为乙醇和水按照1：(0.8～1.2)的体积比混合得到的混合液；步骤(2)中所述的反应溶剂选自如下的一种：石油醚、乙酸乙酯、乙醚、乙腈、乙醇、丙酮、二氯甲烷。
8.根据权利要求5所述含金属阴离子的离子液体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的混合溶剂选自体积比为(8～10)：1的石油醚与乙醇，或体积比为(8～10)：1的石油醚与乙酸乙酯。
9.权利要求1～4任意一项所述含金属阴离子的离子液体作为润滑油基础油的添加剂的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的润滑油基础油为PAO4、PAO8、PAO10、PAO40和150SN，500SN等。
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