本发明涉及一种梯度结构三维织物及其制备方法，属于三维机织物技术领域。
背景技术：
三维正交机织物是一种具有优良整体性和层间剪切性能的多层织物，广泛应用于国防科技，先进复合材料制造等工业领域。三维正交机织物中，经纱和纬纱排列规整，被厚度方向上的捆绑纱束缚为一个整体，三者呈相互正交的垂直形态。由于三维正交机织物中经纱和纬纱处在伸直状态，使织物的经纬纱方向具有很高的模量和强力。同时沿厚度方向的捆绑纱的引入，使得织物厚度方向的强力及韧性显著提高，也起到抗分层的效果。与传统的二维织物层合材料相比，三维织物在结构整体性，抗分层性和结构均匀性等方面都具有明显优点。
三维正交机织物中，经纬纱相互垂直并且紧密排列，纱线之间的孔隙均匀。然而，电磁波防护、颗粒过滤和吸音降噪等领域，往往要求织物结构具有多孔结构，特别是梯度方向变化的孔隙结构。而三维正交机织物现有的致密结构，限制了其在以上领域的应用。
技术实现要素：
本发明所要解决的问题是：提供一种具有梯度结构的三维织物及其制备方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种梯度结构三维织物，其特征在于，包括间隔复合的多层经纱及多层纬纱，各层经纱、纬纱通过捆绑纱捆绑为一体，同一截面上的不同层的纬纱的直径从上至下逐层递减，使同一层上相邻纬纱之间的孔隙呈梯度变化。
优选地，所述织物由三个方向相互垂直的面内方向的经纱、纬纱以及厚度方向的捆绑纱构成。
优选地，同一截面上不同层的所述经纱的直径保持不变或从上至下逐层递减；捆绑纱的直径保持不变。
优选地，所述经纱、纬纱、捆绑纱为合成纤维和天然纤维中的任意一种或几种的混杂。
优选地，所述织物由三层经纱、四层纬纱间隔复合而成，或者由四层经纱、五层纬纱间隔复合而成。
本发明还提供了上述梯度结构三维织物的制备方法，其特征在于，采用三维机织工艺，将引纬装置中从上至下直径逐层递减排布各层纬纱；在织造过程中，两层捆绑纱分别从上、下两个方向将各层经纱、纬纱相互交织成为一个整体，上下两层捆绑纱与各层经纱、纬纱分别形成梭口；将各层纬纱由引纬装置引入相应的梭口；引纬结束后，上下两层捆绑纱相互交织，将各层经纱和各层纬纱束缚为一个整体，每层纬纱的直径在织物厚度方向上呈梯度变化，形成厚度方向上具有梯度孔隙的梯度结构三维织物。
优选地，所述三维机织工艺在三维织机上织造，或者在具有多引纬装置的二维织机织造。
本发明获得的梯度结构三维织物在厚度方向上的纬纱直径呈梯度变化，三维织物具有大量梯度孔隙，具有优良的整体性和层间剪切性能，在过滤和防护等领域具有广泛应用前景。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明所获得的一种梯度结构三维织物，织物结构紧密，强度高，整体性好，并且在厚度上的孔隙具有梯度结构。
2.本发明所获得的一种梯度结构三维织物，在过滤和防护等领域具有广泛应用前景。
3.本发明提出的制备梯度结构三维织物的方法简单，适合于工业化生产。
附图说明
图1为本发明提供的梯度结构三维织物的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1-3制备的梯度结构三维织物如图1所示，其包括间隔复合的多层经纱1及多层纬纱2，各层经纱1、纬纱2通过捆绑纱3捆绑为一体，同一截面上的不同层的纬纱2的直径从上至下逐层递减，使同一层上相邻纬纱2之间的孔隙4呈梯度变化。
实施例1：一种涤纶纤维梯度结构三维织物
选用细度600tex涤纶长丝束(苏州舜琪纺织科技有限公司)作为经纱1，分别选用细度为800tex，600tex，400tex和200tex的涤纶长丝束作为纬纱2，细度为400tex的涤纶长丝作为捆绑纱3，织造三层经纱、四层纬纱的梯度结构三维织物。织物的经纬密度8根/厘米，厚度3毫米。
具体织造步骤：
s1：准备织机、第一引纬机构、第二引纬机构、第三引纬机构、第四引纬机构以上至下排列，分别对应于细度为800tex，600tex，400tex和200tex的的纬纱2；
s2：布置经纱层和捆绑纱层，经纱层由多根经纱沿纬向依次平行布置而成，捆绑纱层由多根捆绑纱线沿纬向依次平行布置并沿经向延伸形成，将捆绑纱3和经纱1依次通过钢筘固定在织机的卷绕系统上；
s3：在织造过程中，上下两层捆绑纱3与第一和第三经纱层间分别形成上下梭口，第一、第二和第三经纱层间形成两个中间梭口，四个引纬机构依次在四个梭口中引入纬纱2；
s4：引纬结束后，利用打纬机构将纬纱推向织机的织口，捆绑纱3在综框的上下移动下，将捆绑纱3交织，使经纱1、纬纱2束缚为一个整体；
s4：电机卷取，重复以上操作80个循环，即获得长度10厘米的涤纶纤维梯度结构三维织物。
实施例2：一种高强度梯度结构三维织物
选用细度1200tex玻璃纤维(巨石集团)作为经纱1，分别选用细度为2400tex，1200tex，1000tex，600tex和400tex的玻璃纤维作为纬纱2，细度为800tex的玻璃纤维作为捆绑纱3，织造四层经纱、五层纬纱的梯度结构三维织物。织物的经纬密度5根/厘米，厚度5毫米。
具体织造步骤：
s1：将第一引纬机构、第二引纬机构、第三引纬机构、第四引纬机构、第五引纬机构从上至下排列，分别对应于细度为2400tex，1200tex，1000tex，600tex和400tex的玻璃纤维纬纱；
s2：布置经纱层和捆绑纱层，经纱层由多根经纱沿纬向依次平行布置而成，捆绑纱层由多根捆绑纱3沿纬向依次平行布置并沿经向延伸形成，将捆绑纱3和经纱1依次通过钢筘固定在织机的卷绕系统上；
s3：在织造过程中，上下两层捆绑纱3与第一和第四经纱层间分别形成上下梭口，四层经纱层间形成三个梭口，五个引纬机构依次在五个梭口中引入纬纱2：
s4：引纬结束后，利用打纬机构将纬纱推向织机的织口，捆绑纱3在综框的上下移动下，将捆绑纱3交织，使经纱1、纬纱2束缚为一个整体；
s4：电机卷取，重复以上操作50个循环，即获得长度10厘米的高强度玻璃纤维梯度结构三维织物。
实施例3：耐火型梯度结构三维织物
选用细度1000tex玄武岩纤维(石金玄武岩纤维有限公司)作为经纱1，分别选用细度为2200tex，1600tex，1000tex和400tex的玄武岩纤维作为纬纱2，细度为600tex玄武岩纤维作为捆绑纱3，织造三层经纱四层纬纱的梯度结构三维织物。织物的经纬密度5根/厘米，厚度5毫米。
具体织造步骤：
s1：将第一引纬机构、第二引纬机构、第三引纬机构、第四引纬机构从上至下排列，分别对应于细度为2200tex，1600tex，1000tex和400tex的玄武岩纤维；
s2：布置经纱层和捆绑纱层，经纱层由多根经纱1沿纬向依次平行布置而成，捆绑纱层由多根捆绑纱3沿纬向依次平行布置并沿经向延伸形成，将捆绑纱3和经纱1依次通过钢筘固定在织机的卷绕系统上；
s3：在织造过程中，上下两层捆绑纱3与第一和第三经纱层间分别形成上下梭口，第一、第二和第三经纱层间形成两个中间梭口，四个引纬机构依次在四个梭口中引入纬纱2；
s4：引纬结束后，利用打纬机构将纬纱2推向织机的织口，捆绑纱3在综框的上下移动下，将捆绑纱3交织，使经纱1、纬纱2束缚为一个整体；
s4：电机卷取，重复以上操作50个循环，即获得长度10厘米的耐火型玄武岩纤维梯度结构三维织物。